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Dokumentenidentifikation DE3805823C3 23.02.1995
Titel Elektronische Steuerung für einen Verbrennungsmotor
Anmelder Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Nishiyama, Ryoji, Amagasaki, Hyogo, JP;
Ohkubo, Satoru, Amagasaki, Hyogo, JP;
Shimomura, Setsuhiro, Himeji, Hyogo, JP
Vertreter von Kreisler, A., Dipl.-Chem.; Selting, G., Dipl.-Ing.; Werner, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Fues, J., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Böckmann gen. Dallmeyer, G., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 50667 Köln
DE-Anmeldedatum 25.02.1988
DE-Aktenzeichen 3805823
Offenlegungstag 08.09.1988
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.07.1990
Date of publication of amended patent 23.02.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.02.1995
IPC-Hauptklasse F02D 43/00
IPC-Nebenklasse F02D 41/10   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuerung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des allgemeinen Aufbaus einer elektronischen Steuerung für einen Verbrennungsmotor, die zusammen mit einer schematischen Darstellung des grundlegenden Aufbaus des Verbrennungsmotors gezeigt ist.

Zunächst wird ein Beispiel der herkömmlichen elektronischen Steuerung für einen Verbrennungsmotor, wie etwa die in JP-OS 59-96 446 beschriebene Vorrichtung, in Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Verbrennungsmotor 1, ein mit dem Verbrennungsmotor 1 verbundenes Saugrohr 2 und ein in dem Saugrohr 2 angeordnetes Drosselventil 3.

Der Druck innerhalb des Saugrohres 2 wird von einem Drucksensor 4 ermittelt, und der ermittelte Druckwert wird einem Analog-/Digital-Wandler 91 zugeführt. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 wird von einem Drehzahlsensor 5 als Impulsanzahl ermittelt, und das Ausgangssignal des Drehzahlsensors 5 wird einer Eingangsschaltung 92 übermittelt. Ein Injektor 6, der durch das Ausgangssignal einer Ausgangsschaltung 96 gesteuert wird, düst Kraftstoff in das Saugrohr 2. Mit dem Drosselventil 3 ist ein Drosselventilöffnungssensor 8 verbunden, der den Öffnungsbetrag des Ventils ermittelt. Ein dem Drosselöffnungsbetrag entsprechendes Ausgangssignal wird dem Analog-/Digital-Wandler 91 zugeführt.

Ein Verteiler 11 ist zwischen den (nicht gezeigten) Zündkerzen und einer Zündspule 10 angeschlossen. Die Zündspule wird von einem Ausgangssignal einer Ausgangsschaltung 97 betätigt, so daß die Zünd-Zeitgebung des Motors 1 gesteuert erfolgt.

Eine Steuerung 9 errechnet die erforderliche Kraftstoffmenge aufgrund von Informationen von dem Drucksensor 4, dem Drehzahlsensor 5, dem Drosselventilöffnungssensor 8 u.d. und regelt die Steuerimpulsbreite des Injektors 6. Der Analog-/Digital-Wandler 91 in der Steuerung 9 wandelt Analogsignale vom Drosselventilöffnungssensor 8, dem Drucksensor 4 usw. in Digitalwerte um, welche einem Mikroprozessor (µ-P) 93 übermittelt werden. Die Eingangsschaltung 92 bewirkt eine Impulshöhenumwandlung des Impulsausgangssignals des Drehzahlsensors 5, und ein Ausgangssignal von der Eingangsschaltung 92 wird dem Mikroprozessor 93 übermittelt.

Der Mikroprozessor 93 errechnet die Kraftstoffzufuhrmenge des Verbrennungsmotors 1 auf der Basis der von dem Analog-/Digital-Wandler 91 und der Eingangsschaltung 92 ausgegebenen Digitalimpulssignale und bestimmt dem errechneten Ergebnis entsprechend die Steuerimpulsbreite des Injektors 6, um diesen Steuerimpuls auszugeben. Der Steuerablauf und Daten für den Mikroprozessor 93 werden zuvor in einem ROM 94 gespeichert, und beim Rechenablauf anfallende Daten werden zeitweilig in einem RAM 95 gespeichert. Der Injektor 6 wird mittels der Ausgangsschaltung 96 dem Ausgangssignal vom Mikroprozessor 93 entsprechend gesteuert.

Im folgenden wird der Arbeitsablauf der beschriebenen herkömmlichen Schaltung im Zusammenhang mit dem in Fig. 2 gezeigten Flußdiagramm erläutert.

Zunächst wird in Schritt 100 ein Impulssignal, d.h. die vom Drehzahlsensor 5 eingegebene Drehzahl Ne des Motors, in den Mikroprozessor 93 eingelesen. In Schritt 101 wird der vom Drucksensor 4 erhaltene Wert Pb des Ansaugdrucks (Absolutdruck) im Saugrohr 2 in den Mikroprozessor 93 eingelesen. In Schritt 102 wird die Grund- Steuerimpulsbreite τ&sub0; des Injektors 6 auf der Basis der eingelesenen Informationen errechnet.

Die Arbeitsgleichung für den genannten Rechenvorgang lautet

τ&sub0; = K × Pb × ηv,

wobei K eine Konstante ist; ηv drückt eine Ladeeffizienz aus, welche zuvor entsprechend dem Ansaugdruck Pb innerhalb des Saugrohres 2 und der Drehzahl Ne des Motors 1 bestimmt wurde.

Anschließend geht der Ablauf über einen Schritt 103 periodisch auf einen Schritt 104, in dem festgestellt wird, ob eine Veränderung des Betrages des Ausgangssignals vom Drosselventilöffnungssensor 8 den vorbestimmten Wert überschreitet oder nicht. Falls der Abweichungsbetrag der Veränderung des Ausgangssignals vom Drosselventilöffnungssensor 8 den vorbestimmten Wert überschreitet, wird ein Beschleunigungszustand angenommen, und der Ablauf rückt auf Schritt 105 vor, in dem eine Ausdüsimpulsbreite τACC errechnet wird, welche dem durch die Beschleunigung erzielten Zunahmebetrag entspricht. Anschließend rückt der Ablauf auf Schritt 106 vor.

Auch falls in Schritt 103 und Schritt 104 die Antwort "Nein" erfolgt, geht der Ablauf auf Schritt 106.

In Schritt 106 wird festgestellt, ob ein Zeitpunkt zum Ausdüsen von Kraftstoff vorliegt oder nicht. Im Falle eines Kraftstoffausdüszeitpunktes wird in Schritt 107 die Kraftstoffausdüsimpulsbreite τ mittels der Gleichung τ = τ0ACC errechnet, und in Schritt 108 wird das Ausdüsen von Kraftstoff durchgeführt. Der beschriebene Ablauf wird wiederholt, um das Luft-Kraftstoff- Verhältnis auf einen vorbestimmten Wert zu steuern.

Der durch die Beschleunigung erzielte Zunahmebetrag, welcher in dem Rechenvorgang in Schritt 105 verwendet wurde, ist vorbestimmt, so daß sich ein in dem Motor erzieltes Drehmoment Schritt für Schritt erhöhen und dann konstant halten läßt, wenn die Beschleunigung gemäß Fig. 3(A) zu einem Zeitpunkt t0 erfolgt.

Bei der herkömmlichen elektronischen Steuerung für einen Verbrennungsmotor wird die Abtriebskraft des Motors lediglich abrupt erhöht und anschließend konstant gehalten, ohne daß, wie oben beschrieben, die Entstehung von Vibration nach dem Feststellen der Beschleunigung berücksichtigt wird, und folglich tritt das Problem auf, daß sich eine in Fig. 3(B) gezeigte störende Beschleunigungsvibration in Längsrichtung des Fahrzeugs, die durch ein Verbundvibrationssystem aufgrund der Verbindung des Motors mit dem Fahrzeug erzeugt wird, nicht unter allen verschiedenen Beschleunigungsbedingungen vollkommen unterdrücken läßt.

Bei einem bekannten Verfahren zur Ermittlung von motorbetriebsoptimalen Zündzeitpunkten (DE-OS 31 16 593) wird der Motor dauernd von einem Klingelsensor auf klingelnde Verbrennung überwacht. Um charakteristische Betriebsgrößen des Motors in einem optimalen Betriebspunkt unterhalb der Klingelgrenze zu ermitteln, werden bestimmte Betriebsgrößen des Motors, wie Zündzeitpunkt und Kraftstoff-Luft-Verhältnis, in einem Korrekturfeld gespeichert. Die Betriebsgrößen werden permanent während des Motorbetriebs verändert, um den Motor kurz unterhalb der Klingelgrenze zu betreiben. Das bekannte Verfahren ist nicht dazu bestimmt, Betriebsgrößen des Motors während eines Beschleunigungsvorganges so zu verändern, daß Längsvibrationen des Fahrzeuges unterdrückt werden.

Eine bekannte elektronische Steuerung (DE 33 24 677 A1) vergrößert die in den Verbrennungsmotor eingespritzte Kraftstoffmenge während des Beschleunigungsvorganges in Abhängigkeit von der Auslenkgeschwindigkeit des Fahrpedals, um eine Abmagerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zu verhindern. Die Korrektur der von der Gemischbildungsanlage bemessenen Kraftstoffmenge erfolgt vor Einleitung des Beschleunigungsvorganges durch Öffnen der Drosselklappe und beginnt mit der Auslenkung des Fahrpedals, die von einem Beschleunigungsaufnehmer erfaßt wird. Zum Zeitpunkt der Auslenkung des Fahrpedals wird ein Zeitglied in Gang gesetzt und nach Ablauf einer durch das Zeitglied vorgegebenen Zeitspanne die Drosselklappenstellung verändert. Ferner weist das Steuersystem eine Zündzeitpunkt-Korrektur auf, die den Zündzeitpunkt während der Korrektur der Kraftstoffmenge verstellt. Die Verstellung des Zündzeitpunktes erfolgt, um den Verbrennungsmotor mit nahezu konstantem Kraftstoff- Luft-Verhältnis bei optimalem Emissionsausstoß betreiben zu können. Nach Einleitung eines plötzlichen Beschleunigungsvorganges ist das System aber nicht in der Lage, Längsvibrationen des Fahrzeuges, die kurz vor Beendigung des Beschleunigungsvorganges auftreten können, zu verhindern. Nachdem die Drosselklappe ihre Endstellung erreicht hat, wird sich die Beschleunigung des Fahrzeuges nicht kontinuierlich verringern, sondern in einem Schwingungsvorgang auf den Endwert einpendeln.

Eine Steuerung, von der der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeht, ist bekannnt aus der DE-OS 29 06 782. Diese Steuerung dient dazu, die Ruckelschwingungen, die sich bei einer Fahrzeugbeschleunigung ergeben, zu dämpfen. Hierzu wird mit einem auf die Kurbelwellenumdrehungen reagierenden Drehzahlmesser zunächst die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt und durch Differenzierung wird der Beschleunigungsverlauf ermittelt. Bei Auftreten einer Beschleunigung wird das der Einspritzanlage zugeführte Signal eines Fahrpedalstellungsgebers in der Weise verändert, daß eine Verringerung der Antriebskraft des Motors erzeugt wird. Eine Einschaltsteuerstufe schaltet nach einer bestimmten Zeit nach Auftreten der Beschleunigung ein Dämpfungssignal zu, das für eine Korrekturzeit aufrechterhalten wird und die Antriebskraft des Motors verringert. Die bekannte Steuereinrichtung, bei der das der Einspritzpumpe zuzuführende Signal des Fahrpedalstellungsgebers durch die Korrektureinrichtung modifiziert wird, eignet sich zwar für Dieselmotoren, bei denen eine Direkteinspritzung erfolgt, es ist jedoch für selbstzündende Brennkraftmaschinen ungeeignet, weil dort die Einspritzung in das Saugrohr erfolgt und erheblich größere Reaktionszeiten auftreten. Die Ermittlung des Beschleunigungssignals der Kurbelwelle führt dazu, daß das an der Kurbelwelle auftretende Schwingungssignal mit relativ hoher Frequenz ausgewertet wird, was einen erheblichen elektronischen Aufwand erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Steuerung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die nicht auf Motoren mit direkter Treibstoffeinspritzung beschränkt ist und deren Steuerung und Eingriffsmöglichkeiten vereinfacht sind.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei der erfindungsgemäßen Steuerung wird das Beschleunigungssignal aus dem Signal eines Detektors zum Ermitteln des Öffnungsbetrages des Drosselventils oder aus dem Signal eines Detektors zum Ermitteln einer Druckveränderung in dem Saugrohr des Verbrennungsmotors gewonnen. Diese Detektorsignale sind keinen periodischen Schwankungen unterworfen wie das von der Kurbelwelle abgegriffene Drehzahlsignal, sondern sie sind weitgehend stationär und können daher zur störungsfreien Ermittelung der Beschleunigung auf einfache Weise herangezogen werden. Die Korrektureinrichtung bewirkt eine Veränderung des Zündzeitpunktes bzw. des Zündwinkels, so daß die elektronische Steuerung für Motoren mit indirekter Einspritzung verwendbar ist, ohne daß Laufzeiten berücksichtigt werden müssen. Durch die Einwirkung der Korrektureinrichtung auf den Zündzeitpunkt wird die Reaktionszeit verringert.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht des allgemeinen Aufbaus eines Verbrennungsmotors und ein Blockdiagramm einer elektronischen Steuerung für den Verbrennungsmotor;

Fig. 2 ein Flußdiagramm des Arbeitsablaufs einer herkömmlichen elektronischen Steuerung für einen Verbrennungsmotor;

Fig. 3 ein Zeitgebungsdiagramm der herkömmlichen Steuerung;

Fig. 4 ein Flußdiagramm des Arbeitsablaufs der erfindungsgemäßen elektronischen Steuerung für einen Verbrennungsmotor;

Fig. 5 Diagramme der erfindungsgemäßen Steuerung; und

Fig. 6 Diagramme des Arbeitsablaufs einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit dem Flußdiagramm gemäß Fig. 4 erläutert.

In Schritt 300 wird die Drehzahl Ne des Motors 1 gelesen. In Schritt 302 wird der Grund-Zündzeitpunkt R&sub0; aus einer Karte entnommen, die zuvor anhand der Motorendrehzahl Ne und des Saugdrucks Pb bestimmt wurde. In Schritt 305 wird die Beschleunigung ermittelt.

Wenn in Schritt 305 die Antwort "Ja" erfolgt, rückt der Ablauf auf Schritt 306, in dem ein Schwingkorrekturwert Rs errechnet wird. Dieser Korrekturwert Rs wird zuvor durch eine der Veränderungsgröße des Ventils proportionale Funktion bestimmt. Wenn jedoch in Schritt 305 die Antwort "Nein" erfolgt, wird der Schwingkorrekturwert Rs in Schritt 307 auf null rückgestellt.

Nach dem Errechnen des Schwingkorrekturwertes Rs in den Schritten 306, 307 wird in Schritt 308 ein Beschleunigungskorrekturwert RACC errechnet. Anschließend wird der Zündzeitpunkt R in Schritt 309 anhand der folgenden Gleichung errechnet:

R = R + RACC + Rs.

In Schritt 310 wird festgestellt, ob es sich um einen Kraftstoffausdüszeitpunkt handelt oder nicht. Wenn ein Kraftstoffausdüszeitpunkt vorliegt, wird der Injektor 6 diesem Zündzeitpunkt R entsprechend betätigt, indem die Ausgangsschaltung 97 in Schritt 311 so gesteuert wird, daß sie das Kraftstoffausdüsen veranlaßt. Anschließend wird der Ablauf auf Schritt 300 rückgeführt. Wenn in Schritt 310 festgestellt wird, daß kein Zündzeitpunkt vorliegt, geht der Ablauf auf Schritt 300 zurück.

Fig. 5 zeigt den Betrieb für den Fall, daß eine Beschleunigung dem beschriebenen Flußdiagramm entsprechend abläuft. Dabei wird der Zündwinkel R für die Zeit von t&sub1; bis t&sub2; vom Zeitpunkt des Starts der Beschleunigung (t&sub0;) um R&sub0; verringert, und ein im Motor erzeugtes Drehmoment Tr wird um ΔTr verringert, um eine Negativbeschleunigung des Fahrzeugs zu bewirken. Folglich wird die in Fig. 3(B) gezeigte Beschleunigungsspitze A vermieden, und somit wird eine Beschleunigungseinwirkung auf die Fahrzeugkarosserie gemäß Fig. 5(C) erzielt, wodurch ein sanftes Beschleunigen unter Vermeidung von Schwingungen erfolgt.

Obwohl der Schwingkorrekturwert Rs bei der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 5(A) beschaffen war, kann er auch gemäß Fig. 6(A) als Muster vorgesehen sein, das eine Funktion der seit der Beschleunigung verstrichenen Zeit ist. In diesem Fall nimmt das in dem Motor erzeugte Drehmoment Tr die in Fig. 6(B) gezeigten Werte an. Obwohl gemäß Fig. 4 anhand der Veränderung des Drosselventilöffnungsbetrages festgestellt wurde, ob ein Beschleunigungszustand vorlag oder nicht, kann diese Feststellung auch anhand der Veränderung des Druckwertes innerhalb des Saugrohres getroffen werden.

Obwohl bei dieser Beschreibung eine Kraftstoffausdüseinrichtung mit geschwindigkeitsabhängiger Kraftstoffdichte verwendet wurde, können selbstverständlich auch eine Kraftstoffausdüseinrichtung mit einem Luftstromsensor und ein System mit einem elektronisch gesteuerten Vergaser verwendet werden.

Beschreibungsgemäß wird bei der Erfindung für die vorbestimmte Dauer nach dem Zeitpunkt des Feststellens des Beschleunigungszustandes der Zündzeitpunkt mit einem Winkel verzögert. Dadurch wird die Abtriebskraft des Motors verringert, so daß die Beschleunigung erfolgt, ohne störende Vibrationen zu verursachen. Somit läßt sich die Entstehung von Schwingungen verhindern, und bei Beschleunigung des Fahrzeugs wird ein sanftes Beschleunigungsgefühl vermittelt.


Anspruch[de]
  1. 1. Elektronische Steuerung für die Veränderung der Antriebskraft eines Verbrennungsmotors zum Antreiben eines Fahrzeuges, mit

    einer Steuereinrichtung (9), die die dem Verbrennungsmotor zugeführte Kraftstoffmenge und/oder den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors steuert,

    einem die Fahrzeugbeschleunigung feststellenden Beschleunigungsaufnehmer

    einer Korrektureinrichtung für die Verringerung der Antriebskraft bei Vergrößerung des Signals des Beschleunigungsaufnehmers,

    und einem Zeitglied, das zum Zeitpunkt der Feststellung einer Beschleunigungszunahme des Fahrzeuges durch den Beschleunigungsaufnehmer den Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne in Gang setzt und nach Ablauf dieser Zeitspanne die Antriebskraft für eine Korrekturzeit verringert,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß der Beschleunigungsaufnehmer ein Detektor (8) zum Ermitteln des Öffnungsbetrags des Drosselventils (3) des Verbrennungsmotors oder ein Detektor (4) zum Ermitteln einer Druckveränderung in dem Saugrohr (2) des Verbrennungsmotors ist

    und daß das Zeitglied nach Ablauf der Zeitspanne die Korrektureinrichtung zur Veränderung des Zündzeitpunktes aktiviert.
  2. 2. Elektronische Steuerung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Antriebskraft des Verbrennungsmotors während der Korrektur um einen vorbestimmten konstanten Betrag verringert wird.
  3. 3. Elektronische Steuerung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskraft des Verbrennungsmotors während der Korrekturzeit laufend verringert und dann laufend erhöht wird.






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