Elektronische Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Bei Kraftfahrzeugen tritt häufig im unteren Drehzahlbereich, insbesondere im Leerlauf, ein niederfrequentes Schwingen des gesamten Fahrzeugs auf. Dieses Schwingen wird oft als Schütteln bezeichnet und liegt im Bereich zwischen 1 und 5 Hz. Begründet ist dieses Schütteln in der Serienherstellung der Einspritzausrüstungen. Dabei treten Toleranzen an den Einspritzkomponenten auf, die von Zylinder zu Zylinder unterschiedliche Einspritzmengen hervorrufen. Diese Kraftstoffmengenunterschiede führen zu schnellen Drehmomentänderungen, die das schwingfähige Gebilde Motor + Karosserie anregen. Das Schütteln ist also eine unvermeidliche Folge von Fertigungstoleranzen.

[0002] Aus der US-PS 4366793 ist eine Einrichtung bekannt, die dazu dient, Drehmomentschwankungen einer Brennkraftmaschine, die sich infolge unterschiedlicher Kraftstoffzumessung zu den einzelnen Zylindern ergeben, entgegenzuwirken. Die Drehmomentschwankungen werden aus periodischen Drehzahlschwankungen der Kurbelwelle abgeleitet. Ein Energy Discriminator erzeugt für jeden einzelnen Zylinder ein entsprechendes Signal. Abhängig von diesem Signal wird die Kraftstoffzufuhr zu den einzelnen Zylindern entweder erhöht oder erniedrigt. Als Istwert dient die Zeitdauer zwischen zwei Verbrennungszeitpunkten in den jeweiligen Zylindern, als Sollwert dient ein aus den vorangegangenen Verbrennungen ermittelter Mittelwert.

[0003] Die Änderung der Kraftstoffzumessung zu den einzelnen Zylindern wird so vorgenommen, dass die gesamte der Maschine zugeführte Kraftstoffmenge unverändert bleibt.

[0004] Aus der US-PS 4179 922 ist weiterhin eine Einrichtung bekannt, bei welcher als Sollwert für den zwischen zwei Verbrennungen liegenden Zeitraum der über alle Zylinder gebildete Mittelwert benutzt wirt.

[0005] Ferner ist aus der FR-A-2 301 691 bekannt, mit Hilfe eines PI-Reglers die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine so zu beeinflussen, dass Drehmomentschwankungen entgegengewirkt wird.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, die Korrektur der in die einzelnen Zylinder einzuspritzenden Kraftstoffmengen schnell, genau, sicher und mit dem Ziel durchzuführen, dass jeder Zylinder das gleiche Drehmoment abgibt, und dass dadurch ein ruhiger Motorlauf entsteht. Diese Aufgabe wird ausgehend von einer elektronischen Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

[0007] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Einrichtung möglich.

Zeichnung

[0008] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 den prinzipiellen Aufbau einer Laufruheregelung für eine Brennkraftmaschine, Figur 2 das Zeitdiagramm dieser Laufruheregelung und Figur 3 bis Figur 5 Möglichkeiten der Einbindung der Laufruheregelung in eine vorhandene Kraftstoffzumesseinrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0009] Figur 1 zeigt den Aufbau einer Laufruheregelung für eine Brennkraftmaschine. Diese Laufruheregelung 10 umfasst z Regelungen 11, 12 und 13, wobei z die Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine ist. Weiter beinhaltet die Laufruheregelung 10 z Speichereinrichtungen 14, 15 und 16, zwei Synchronisationseinrichtungen 17 und 18, sowie eine Einrichtung zur Bildung eines Mittelwerts 19. Zum besseren Verständnis der Laufruheregelung 10 sind in der Figur 1 noch eine Leerlaufregelung 20, eine von der Stellung des Fahrpedals abhängige Steuerung 21, eine Kraftstoffzumesseinrichtung 22 und die Brennkraftmaschine 23 dargestellt.

[0010] Die z Regelungen 11, 12 bzw. 13 sind nun zum einen mit den jeweils zugehörigen z Speichereinrichtungen 14, 15 bzw. 16 und zum anderen mit dem Ausgang der Einrichtung zur Bildung eines Mittelwerts 19 verbunden. Diese Einrichtung 19 wird von den Ausgangssignalen aller z Speichereinrichtungen 14 bis 16 beaufschlagt. Die Eingänge der z Speichereinrichtungen 14 bis 16 sind mit der Synchronisationseinrichtung 17 verbunden, während die Ausgänge der z Regelungen 11 bis 13 an die Synchronisationseinrichtung 18 angeschlossen sind. Diese beiden Synchronisationseinrichtungen 17 und 18 werden nun von einem von der Brennkraftmaschine 23 abhängigen Signal angesteuert. Die Brennkraftmaschine 23 selbst ist mit der Kraftstoffzumesseinrichtung 22 verbunden, die ihrerseits an die Synchronisationseinrichtung 18, die Leerlaufregelung 20 und die fahrpedalabhängige Steuerung 21 angeschlossen ist.

[0011] Die Funktionsweise der in Figur 1 dargestellten Laufruheregelung lässt sich am besten mit Hilfe des in Figur 2 dargestellten Zeitdiagramms beschreiben. Es handelt sich dabei in Figur 2 um ein Zeitdiagramm einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern. Abgebildet ist der Zeitraum von zwei Kurbelwellenumdrehungen, also von 720° KW. In diesem Zeitraum hat in jedem der vier Zylinder eine Verbrennung stattgefunden.

[0012] Mit I und J sind in diesem Zeitdiagramm zwei Istsignale bezeichnet, die mit Hilfe eines Segmentrads erzeugt werden. Dieses Segmentrad, das mit der Kurbelwelle verbunden ist, besitzt vier Segmente, die symmetrisch auf seinem Umfang verteilt sind. Jeder Impuls des Istsignals J entspricht nun einem Segment dieses Segmentrads. Dabei entspricht die Länge eines jeden Impulses dieses Istsignals J der Zeitdauer, die ein Segment dieses Segmentrads benötigt, um eine gedachte, senkrecht zum Segmentrad stehende Ebene zu durchlaufen. Da während einer Kurbelwellenumdrehung vier Segmente des Segmentrads die gedachte Ebene durchlaufen, da in dieser Zeit aber nur zwei Verbrennungen in den Zylindern stattfinden, durchlaufen demnach genau zwei Segmente des Segmentrads zwischen zwei Verbrennungen die gedachte, senkrecht zum Segmentrad stehende Ebene. Die Zeitdauer zwischen zwei Verbrennungen ist also mit Hilfe dieser beiden Segmente des Segmentrads in zwei Zeitabschnitte aufgeteilt. Aufgrund der Symmetrie des Segmentrads, und da direkt nach einer Verbrennung die Kurbelwellenwinkelgeschwindigkeit immer etwas grösser ist als direkt vor einer Verbrennung, sind diese beiden Zeitabschnitte, z. B. J21 und J22 immer verschieden gross. Der kürzere der beiden Zeitabschnitte, z.B. J21, deutet also immer auf eine stattgefundene Verbrennung hin, während der längere der beiden Zeitabschnitte, z.B. J22, eine kommende Verbrennung ankündigt.

[0013] Nach einer einmaligen Justierung des Segmentrads auf der Kurbelwelle lassen sich somit mit Hilfe des Istsignals J die nachgebildeten Verbrennungszeitpunkte V der einzelnen Zylinder, die auch Synchronisationssignale genannt werden, genau festlegen. Im Zeitdiagramm der Figur 2 sind diese Verbrennungszeitpunkte V der einzelnen Zylinder und ihr Zusammenhang mit dem Istsignal J dargestellt.

[0014] Diese Bestimmung der Verbrennungszeitpunkte V aus dem Istsignal J wird in beiden Synchronisationseinrichtungen 17 und 18 der Figur 1 durchgeführt. Die Synchronisationseinrichtung 17 schaltet mit Hilfe der nachgebildeten Verbrennungszeitpunkte V die Istwerte 11, 12 bzw. Iz auf die entsprechenden Speichereinrichtungen 14, 15 bzw. 16, wobei diese Istwerte li, 12 bis Iz ebenfalls von der Synchronisationseinrichtung 17 mit Hilfe des Istsignals J gebildet werden. Es handelt sich bei den Istwerten 11, 12 bis Iz jeweils um die Zeitdauern zwischen zwei Verbrennungszeitpunkten, wie es in Figur 2 dargestellt ist. Die Synchronisationseinrichtung 18 bestimmt ebenfalls mit Hilfe des Istsignals J die nachgebildeten Verbrennungszeitpunkte V, und schaltet damit die von den Regeleinrichtungen 11, 12 bzw. 13 gebildeten Stellwerte S1, S2 bzw. Sz als Stellsignal S auf die Kraftstoffzumesseinrichtung 22 auf.

[0015] Das Stellsignal S ist im Zeitdiagramm der Figur 2 dargestellt. Es besteht aus den Stellwerten S1, S2 bis Sz der einzelnen Zylinder, wobei diese Stellwerte von den jeweils zugehörigen Regeleinrichtungen gebildet werden. So wird z. B. der Stellwert S1 von der Regeleinrichtung 11 aus dem von der Speichereinrichtung 14 zwischengespeicherten Istwert 11 und einem Mittelwert Mz hergestellt. Der Mittelwert Mz wird dabei von der Einrichtung 19 aus sämtlichen zwischengespeicherten Istwerten 11, 12 bis Iz gebildet.

[0016] Befindet sich die Brennkraftmaschine z. B. gerade im Zeitpunkt T, wie es im Zeitdiagramm der Figur 2 dargestellt ist, so findet in diesem Augenblick erstens eine Verbrennung im Zylinder 2 statt, zweitens übergibt die Synchronisationseinrichtung 17 den Istwert 11, also die Zeitdauer von der Verbrennung des Zylinders 1 bis zur Verbrennung des Zylinders 2 an die Speichereinrichtung 14, und drittens schaltet die Synchronisationseinrichtung 18 den Stellwert S3 für die nachfolgende Verbrennung des Zylinders 3 auf die Kraftstoffzumesseinrichtung 22 auf. Dieses Aufschalten des Stellwerts S3 findet kurze Zeit nach dem Zeitpunkt T statt, damit die zugehörige Regeleinrichtung diesen neuen Stellwert auch einstellen kann. Dadurch ist dieser neue Stellwert abhängig von sämtlichen vorhergehenden Istwerten.

[0017] Die gesamte Laufruheregelung 10 erzeugt also aus einem Istsignal I, das mit Hilfe eines Segmentrads gewonnen wird, ein Stellsignal S zur Ansteuerung der Kraftstoffzumesseinrichtung 22. Diese Einrichtung 22 wird des weiteren noch gegebenenfalls z.B. von einer Leerlaufregelung 20 und/oder von einer fahrpedalabhängigen Steuerung 21 beeinflusst. Aus diesen Eingangssignalen bestimmt dann die Kraftstoffzumesseinrichtung 22 z. B. die der Brennkraftmaschine 23 einzuspritzende Kraftstoffmenge.

[0018] Da die Regelungen 11 bis 13 z. B. auch Integralverhalten aufweisen können, und da des weiteren auch die Leerlaufregelung 20 Integralverhalten besitzen kann, ist es möglich, dass diese beiden I-Regelanteile gegeneinander arbeiten. Damit dies verhindert wird, muss die Laufruheregelung 10 in das gesamte Einspritzsystem der Brennkraftmaschine eingebunden werden. Dies ist z.B. dadurch möglich, dass die Laufruheregelung 10 das gesamte Einspritzsystem nur dynamisch beeinflussen kann. Für diese dynamische Beeinflussung muss dann die Summe der Stellwerte S1 bis Sz gleich 0 sein, d.h. es muss die mittlere Kraftstoffmenge, die aufgrund der Laufruheregelung der Brennkraftmaschine weniger oder mehr zugeführt wird, über z Einspritzungen 0 sein. Diese Forderung zur Einbindung der Laufruheregelung 10 in das gesamte Einspritzsystem kann z. B. mit Hilfe einer der in Figur 3 bis Figur 5 gezeigten Änderungen der Laufruheregelung erfüllt werden.

[0019] Figur 3 zeigt das Blockschaltbild eines Teils der Laufruheregelung, wobei in diesem Beispiel die Einbindung der Laufruheregelung in das gesamte Einspritzsystem dadurch realisiert wird, dass der Mittelwert des Stellsignals S von den Ausgangssignalen der integrierenden Anteile der den einzelnen Zylindern zugeordneten Regelungen subtrahiert wird. Die Regelung 11 besteht in diesem Beispiel aus einem integrierenden Anteil 30, einem Proportionalanteil 31, zwei Subtraktionsstellen 32 und 33 und einer Additionsstelle 34. Die der Regelung 11 zugeführten Eingangssignale 11 und Mz werden zuerst an der Subtraktionsstelle 32 miteinander verknüpft. Das Ausgangssignal dieser Subtraktionsstelle 32 wird dem integrierenden Anteil 30 und dem Proportionalanteil 31 zugeführt. Das Ausgangssignal des Proportionalanteils 31 ist an die Additionsstelle 34 angeschlossen, die des weiteren noch mit dem Ausgangssignal der Subtraktionsstelle 33 beaufschlagt wird. Dieses Ausgangssignal der Subtraktionsstelle 33 wird zum einen gebildet aus dem Ausgangssignal des integrierenden Anteils 30 und aus dem Mittelwert des Stellsignals S. Das Ausgangssignal der Additionsstelle 34 stellt nun den Stellwert S1 dar, der der Synchronisationseinrichtung 18 zugeführt wird. Das Ausgangssignal dieser Synchronisationseinrichtung 18 ist das Stellsignal S, das einer Einrichtung zur Bildung eines Mittelwerts 35 zugeführt wird, deren Ausgangssignal dann den Mittelwert des Stellsignals S darstellt. Diese Einrichtung zur Bildung eines Mittelwerts 35 kann z.B. aus einem Tiefpassfilter bestehen.

[0020] Wie es in Figur 3 angedeutet ist, wird das Stellsignal S nicht nur auf die Regelung 11 rückgekoppelt, sondern auch auf die den anderen Zylindern zugeordneten Regelungen 12 bis 13. Durch diese Rückkopplung des Stellsignals S auf sämtliche Regelungen 11 bis 13 der Laufruheregelung 10 wird erreicht, dass der Mittelwert des Stellsignals über z Verbrennungen gleich 0 ist.

[0021] In Figur 4 wird die Einbindung der Laufruheregelung in das gesamte Einspritzsystem dadurch bewerkstelligt, dass der Mittelwert der integrierenden Anteile der den einzelnen Zylinder zugeordneten Regelungen von den Ausgangssignalen dieser integrierenden Anteile der einzelnen Regelungen subtrahiert wird. Die Regelung 11 besteht dann aus einem integrierenden Anteil 40, einem Proportionalanteil 41, zwei Subtraktionsstellen 42 und 43 und einer Additionsstelle 44. Die der Regelung 11 zugeführten Eingangssignale 11 und Mz werden an der Subtraktionsstelle 42 miteinander verbunden. Das Ausgangssignal dieser Subtraktionsstelle 42 wird dem integrierenden Anteil 40 und dem Proportionalanteil 41 zugeführt. Das Ausgangssignal des integrierenden Anteils 40 wird nun an eine Summationsstelle 45 angeschlossen, die des weiteren noch mit den Ausgangssignalen der integrierenden Anteile der den anderen Zylindern zugeordneten Regelungen beaufschlagt wird. Das Ausgangssignal dieser Summationsstelle 45 wird einer Einrichtung zur Bildung eines Mittelwertes 46 zugeführt, deren Ausgangssignal mit dem Verknüpfungspunkt 47 verbunden ist. Dieser Verknüpfungspunkt 47 ist mit sämtlichen den einzelnen Zylindern zugeordneten Regelungen verknüpft. In der in Figur 4 dargestellten Regelung - 11 ist der Verknüpfungspunkt 47 an die Substraktionsstelle 43 angeschlossen, die des weiteren noch mit dem Ausgangssignal des integrierenden Anteils 40 beaufschlagt ist. Die Additionsstelle 44 ist zum einen mit dem Ausgangssignal dieser Subtraktionsstelle 43 und zum anderen mit dem Ausgangssignal des Proportionalanteils 41 verbunden. Das Ausgangssignal der Additionsstelle 44 stellt den Stellwert S1 dar. Durch die Bildung eines Mittelwerts aus sämtlichen Ausgangssignalen der integrierenden Anteile der den einzelnen Zylindern zugeordneten Regelungen und durch die Subtraktion dieses Mittelwerts von diesen Ausgangssignalen der integrierenden Anteile der einzelnen Regelungen wird nun erreicht, dass die Forderung nach der Einbindung der Laufruheregelung in das gesamte Einspritzsystem erfüllt ist.

[0022] Die Figur 5 zeigt eine weitere Möglichkeit der Einbindung der Laufruheregelung in das gesamte Einspritzsystem, bei dem der Mittelwert der Stellwerte der den einzelnen Zylindern zugeordneten Regelungen vom Ausgangssignal der integrierenden Anteile dieser Regelungen subtrahiert wird. Die Regelung 11 besteht dabei z.B. aus einem integrierenden Anteil 50, einem Proportionalanteil 51, zwei Subtraktionsstellen 52 und 53 und einer Additionsstelle 54. Die der Regelung 11 zugeführten Eingangssignale 11 und Mz werden an der Subtraktionsstelle 52 miteinander verknüpft. Das Ausgangssignal dieser Subtraktionsstelle 52 wird nun dem integrierenden Anteil 50 und dem Proportionalanteil 51 zugeführt. Das Ausgangssignal des integrierenden Anteils wird an die Substraktionsstelle 52, das Ausgangssignal des Proportionalanteils an die Additionsstelle 54 angeschlossen. Diese Additionsstelle 54 ist des weiteren noch mit dem Ausgangssignal der Subtraktionsstelle 53 beaufschlagt, das Ausgangssignal dieser Additionsstelle 54 stellt den Stellwert S1 dar. Dieser Stellwert S1 wird zu einem Additionspunkt 57 geführt, an dem des weiteren noch die Stellwerte der den anderen Zylindern zugeordneten Regelungen angeschlossen sind. Das Ausgangssignal dieser Additionsstelle 57 wird einer Einrichtung zur Bildung eines Mittelwerts 56 zugeführt, deren Ausgangssignal an einen Verknüpfungspunkt 55 angeschlossen ist. Mit diesem Verknüpfungspunkt 55 sind sämtliche den einzelnen Zylindern zugeordneten Regelungen verbunden, wie dies z.B. bei der Regelung 11 mit der Verbindung des Verknüpfungspunktes 55 mit der Subtraktionsstelle 53 gezeigt ist. Durch diese Rückkopplung des Mittelwerts der Stellwerte der den einzelnen Zylindern zugeordneten Regelungen auf die Ausgangssignale der integrierenden Anteile dieser Regelungen wird erreicht, dass die Laufruheregelung nur dynamisch wirkt, dass also das Stellsignai S über z-Verbrennungen gleich 0 ist.

[0023] Die beschriebene Laufruheregelung soll nur im unteren Drehzahlbereich, besonders im Leerlauf, ein Schwingen des Fahrzeugs verhindern. Dies erreicht man dadurch, dass die Laufruheregelung nur in einem bestimmten Drehzahlbereich wirksam ist. Die Übergangsbereiche von diesem Bereich der aktiven Laufruheregelung zu Drehzahlen, bei denen die Laufruheregelung nicht wirksam ist, können z. B. mit Hilfe einer Steuerung der Laufruheregelung abgedeckt werden. Ausserdem ist es auch möglich, in den Übergangsbereichen das Ausgangssignal der Laufruheregelung, mit einem Faktor, der zwischen 0 und 1 liegt, zu bewerten, was ein sprunghaftes Ansteigen oder Abfallen der Ausgangsgrösse der Laufruheregelung verhindert. Im Betriebsfall der gesteuerten Laufruheregelung wird des weiteren noch die Ausgangsgrösse der Laufruheregelung mit einem kraftstoffmengenabhängigen Faktor, der zwischen 0 und 1 liegt, multipliziert, um bei einem starken Drehzahlabfall ein der Kraftstoffmenge proportionales weiches Ansteigen der Stellgrösse zu erreichen.

[0024] Bei der beschriebenen Laufruheregelung wurde das Istsignal, also die Zeitdauer zwischen zwei Verbrennungszeitpunkten, mit Hilfe des Segmentrads bestimmt. Es ist auch möglich, ein Drehzahlsignal mit Hilfe eines schnellen Tachogenerators oder mittels eines Zahnrads mit nachfolgendem Impulsgeber und Frequenzspannungswandler zu erzeugen. Ein Istsignal für die Laufruheregelung kann durch Integration dieses Drehzahlsignals von Einspritzung zu Einspritzung oder von Synchronisierimpuls zu Synchronisierimpuls erzeugt werden. Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung des Istsignals wäre eine Spitzenwertauswertung des Drehzahlsignals zwischen zwei Einspritzmengen.

[0025] Die für die Bereitstellung des Istsignals notwendigen Verbrennungszeitpunkte werden in der beschriebenen Laufruheregelung durch die Unterteilung der Zeitdauer zwischen zwei Verbrennungszeitpunkten in zwei Zeitabschnitte bestimmt. Da die Durchschaltung des Istsignals auf die Speichereinrichtungen und/oder die Durchschaltung der Stellwerte auf die Kraftstoffzumesseinrichtung unter Umständen nicht genau in einem Verbrennungszeitpunkt erfolgen soll, ist es möglich, die beschriebene Laufruheregelung mit Hilfe eines Zählers so zu erweitern, dass dieser Zähler von einem Referenzsignal, z. B. von einem Nadelhubimpuls, einem Spritzbeginnimpuls, einem Verbrennungsbeginnimpuls, usw., zurückgesetzt wird, und bei bestimmten, vorgebbaren Zählerständen die beiden Synchronisationseinrichtungen ansteuert. Dadurch ist es möglich, das Durchschalten der beiden Synchronisationseinrichtungen in beliebigen, aber festen Zeitpunkten zu erzeugen. Der Zähler kann nun entweder drehzahlabhängig hochzählen und dann bei bestimmten Zählerständen die Synchronisierimpulse an die beiden Synchronisationseinrichtungen abgeben, oder er zählt mit einer festen Frequenz hoch und bestimmt die Synchronisationszeitpunkte abhängig von der Drehzahl. Ebenso ist es möglich, dass der Zähler bei jedem Synchronisationsimpuls und bei jedem Referenzimpuls zurückgesetzt wird.

[0026] Bei der beschriebenen Laufruheregelung wurden die vier Segmente des Segmentrads gleichmässig über den Umfang des Rads verteilt. Mit Hilfe dieser Segmente wurde die Zeitdauer zwischen zwei Verbrennungszeitpunkten in einen kurzen und einen langen Zeitabschnitt aufgeteilt. Zur Verstärkung des Unterschieds zwischen diesen kurzen und langen Zeitdauern ist es nun möglich, die Segmente des Segmentrads asymmetrisch zu gestalten. Im Falle der beschriebenen Laufruheregelung bei einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern würde dies bedeuten, dass nur jeweils zwei sich gegenüberliegende Segmente dieselbe Länge haben. Auf die Bestimmung des Istsignals I hat diese Asymmetrie keinen Einfluss, da das Istsignal I die Zeitdauer zwischen zwei Verbrennungen darstellt, und diese Zeitdauer zwei Segmente umfasst.

[0027] Unter normalen Betriebsbedingungen wird mittels des Segmentrads die Zeitdauer zwischen zwei Verbrennungszeitpunkten in einen kurzen und einen langen Zeitabschnitt aufgeteilt. Es können nun diesen Zeitdauern auch Störsignale mit kleinerer Frequenz als die Einspritzfrequenz überlagert sein. Dadurch ist ein gleichmässiger Wechsel kurzer und langer Zeitabschnitte nicht mehr gegeben. Die Synchronisationseinrichtungen stellen nun fest, ob ein Zeitabschnitt-länger ist als der vorherige und der nachfolgende, sie führen eine Maximalzeitprüfung durch. Ein Synchronisationszähler, der am Ende eines jeden Zeitabschnitts um 1 erhöht wird, wird immer dann geprüft, wenn die Maximalzeitprüfung z.B. einen langen Zeitabschnitt festgestellt hat. Wenn die Synchronisation richtig ist, fallen die Enden der langen Zeitabschnitte immer auf z. B. ungeradzahlige Synchronisationszählerstände. Fällt durch eine Fehlfunktion das Ende eines langen Zeitabschnitts auf einen geradzahligen Synchronisationszählerstand, so ist die Synchronisation falsch. Wenn eine falsche Synchronisation erkannt wird, wird geprüft, ob in den nächsten z.B. 20 Zeitabschnitten nochmals eine falsche Synchronisation auftritt. Nur wenn dies der Fall ist, wird die Synchronisation geändert.

[0028] Es ist auch möglich, Fehlfunktionen dadurch zu erkennen, dass immer die beiden letzten Zeitabschnitte voneinander subtrahiert werden. Abhängig vom Ergebnis dieser Subtraktion wird ein Wert in ein Schieberegister eingeschrieben. Durch den Vergleich der Werte des Schieberegisters mit vorgegebenen Werten können Fehlfunktionen erkannt und danach entsprechend behoben werden. Die Grösse des Schieberegisters und auch die vorgegebenen Werte, die die Fehlfunktionen charakterisieren, müssen experimentiell bestimmt werden.

[0029] Bei der beschriebenen Laufruheregelung wurde das Stellsignal S der Kraftstoffzumesseinrichtung 22 zugeführt, die dann z.B. die der Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmenge beeinflusst. Es ist selbstverständlich auch möglich, dass das Stellsignal S mittelbar oder unmittelbar andere Steuergrössen der Brennkraftmaschine beeinflusst, so z.B. die Abgasrückführung, den Einspritzzeitpunkt, die Einspritzdauer, das Kraftstoff/Luft-Verhältnis, den Zündzeitpunkt usw.

[0030] Die in den Figuren 1 bis 5 dargestellte und beschriebene Einrichtung kann z.B. mit Hilfe eines analogen Schaltungsaufbaus realisiert werden. Besonders vorteilhaft ist es, die beschriebene Laufruheregelung und gegebenenfalls auch noch weitere Steuer- und/oder Regeleinrichtungen für die Kraftstoffzumessung z.B. mittels eines entsprechend programmierten Mikroprozessors zu verwirklichen. Bei einer derartigen Rechnerlösung ist es dann jedoch möglich, dass die dargestellten Blockschaltbilder nicht mehr erkennbar sind, da sie durch Unterprogrammstrukturen, Zeitmultiplexverfahren, usw. ersetzt worden sind.

[0031] Die beschriebene Laufruheregelung ist bei Brennkraftmaschinen verschiedenster Funktionsprinzipien anwendbar, also bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen, bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, usw. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass abhängig vom Funktionsprinzip der Brennkraftmaschine die jedem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordnete Regelung mehrere Steuergrössen der Brennkraftmaschine mittelbar oder unmittelbar beeinflusst.

Ansprüche

1. Elektronische Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine, mit einer ersten Einrichtung zur Bereitstellung einer von Drehzahl und Last abhängigen Kraftstoffgrundmenge und mit einer, eine Synchronisationseinrichtung aufweisenden zweiten Einrichtung zur zylinderspezifischen Beeinflussung der Kraftstoffzumessung, die abhängig von der Differenz eines Laufruhesoll- und Istwertes ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einrichtung eine jedem Zylinder zugeordnete, proportionales und integrales Verhalten aufweisende Regelung aufweist, wobei als Laufruheistwert die Zeitdauer zwischen zwei Verbrennungszeitpunkten und als Laufruhesollwert der Mittelwert aus sämtlichen zwischengespeicherten Istwerten angenommen werden, und wobei die Stellgrösse der Regelung ein für den jeweiligen Zylinder bestimmtes Kraftstoffmengensignal ist, das beim nächsten Einspritzvorgang mit dem Kraftstoffgrundmengensignal additiv verknüpft wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Synchronisation Zeitpunkte verwendet werden, die mittelbar oder unmittelbar von den Zeitpunkten der Verbrennung in den einzelnen Zylindern abhängen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationen mit Hilfe von Referenzsignalen, Zählern und Vergleichern erzeugt werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Referenzsignalen um Nadelhubimpulse, Spritzbeginnimpulse, Verbrennungsbeginnimpulse usw. handelt, die bei jeder oder jeder zweiten Umdrehung auftreten.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Überwachung der Synchronisation vorhanden sind, die nach zweimaliger falscher Synchronisation innerhalb einer vorgebbaren, bestimmten Zeit die nachfolgenden Synchronisationen ändern.

6. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffmengensignale (S) gemittelt über eine der Anzahl der Zylinder entsprechende Zahl von Verbrennungen gleich Null sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die die Beeinflussung der Kraftstoffgrundmengensignale auf einen bestimmten vorgebbaren Drehzahlbereich beschränken und in den daran angrenzenden Übergangsbereichen ein sprunghaftes Ansteigen oder Abfallen des Kraftstoffmengensignales verhindern.

8. Elektronische Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung Mittel zur Erfassung der Augenblicksgeschwindigkeit der Kurbelwelle umfasst, die aus einem mit der Kurbelwelle verbundenen symmetrischen Segmentrad und einer Zeitmesseinrichtung zur Messung der Durchlaufzeit eines Segmentes des Segmentrades durch eine gedachte, senkrecht zum Segmentrad stehende Ebene bestehen, und dass die Zeitdauer zwischen zwei Verbrennungszeitpunkten mittels des Segmentrades in zwei Abschnitte unterteilt wird, wodurch derjenige der beiden Zeitabschnitte der einem Verbrennungszeitpunkt direkt nachfolgt, kürzer ist als der andere Zeitabschnitt und dass dadurch der Zeitpunkt einer Verbrennung erkannt wird.

9. Elektronische Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe einer abwechselnden Anordnung von langen und kurzen Segmenten auf dem Segmentrad der Zeitpunkt einer Verbrennung noch sicherer erkannt wird.

10. Elektronische Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der unterschiedlichen Längen der beiden Zeitabschnitte zwischen Verbrennungszeitpunkten eine Diagnose der Arbeitsfähigkeit der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.

11. Elektronische Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zeitabschnitt mit dem vorhergehenden und dem nachfolgenden Zeitabschnitt verglichen wird, dass bei jedem Vergleich ein Synchronisationszähler inkrementiert wird, dass abhängig vom Ergebnis des Vergleiches des Synchronisationszählers geprüft wird und dass abhängig von den innerhalb einer vorgebbaren bestimmten Zeit durchgeführten Prüfungen des Synchronisationszählers gegebenenfalls die Synchronisation geändert wird.

Claims

1. Electronic apparatus for controlling the fuel amount in an internal combustion engine, having a first apparatus for providing a basic fuel amount dependent on rotational speed and load, and having a second apparatus with a synchronization facility, for the cylinder-specific influencing of the fuel amount, which is dependent on the difference between a nominal smooth running value and an actual smooth running value, characterized in that the second apparatus has a control with a proportional and integral behaviour assigned to each cylinder, wherein the period between two combustion instants is defined as the actual smooth running value and the average of all temporarily stored actual values is defined as the nominal smooth running value, and wherein the regulated value of the control is a fuel amount signal which is specific to the cylinder in question and which is combined additively with the basic fuel amount signal at the next injection process.

2. Apparatus according to Claim 1, characterized in that, for the purpose of synchronization, instants are used which depend indirectly or directly on the instants of combustion in the individual cylinders.

3. Apparatus according to Claim 2, characterized in that the synchronizations are generated with the aid of reference signals, counters and comparators.

4. Apparatus according to Claim 3, characterized in that the reference signals are needle lift pulses, injection-begin pulses, combustion-begin pulses etc. which occur at every or every second revolution.

5. Apparatus according to Claim 4, characterized in that means for monitoring the synchronization are present which alter the subsequent synchronizations after an incorrect synchronization twice within a definable given period.

6. Apparatus according to at least one of Claims 1 to 5, characterized in that the fuel amount signals (S) averaged over a number of combustions corresponding to the number of cylinders are equal to zero.

7. Apparatus according to one of Claims 1 to 6, characterized in that means are provided which restrict the influencing of the basic fuel amount signals to a given definable rotational speed range and which prevent a sudden increase or decrease of the fuel amount signal in the bordering transitional ranges.

8. Electronic apparatus according to at least one of Claims 1 to 7, characterized in that the apparatus contains means for recording the momentary speed of the crankshaft which consist of a symmetrical segment wheel connected to the crankshaft and a time measuring facility for measuring the cycle time of a segment of the segment wheel through an ideal plane, lying vertical to the segment wheel, and in that the period between two combustion instants is divided by means of the segment wheel into two intervals, by which means that interval of the two which directly follows a combustion instant is shorter than the other interval and hence the instant of a combustion is detected.

9. Electronic apparatus according to Claim 8, characterized in that the instant of a combustion is detected even more reliably with the aid of an alternating arrangement of long and short segments on the segment wheel.

10. Electronic apparatus according to one of Claims 8 or 9, characterized in that a diagnosis of the functioning capability of the individual cylinders of the internal combustion engine is carried out with the aid of the different lengths of the two intervals between combustion instants.

11. Electronic apparatus according to one of Claims 8 or 9, characterized in that each interval is compared with the preceding and the succeeding interval, in that a synchronization counter is incremented upon each comparison, in that a check is performed depending on the result of the comparison of the synchronization counter and in that, depending on the checks of the synchronization counter performed within a definable given time, the synchronization is altered if necessary.

Revendications

1. Dispositif électronique pour commander le dosage du carburant d'un moteur à combustion interne, dispositif comportant un premier moyen pour la préparation d'une quantité de base de carburant en fonction de la vitesse de rotation et de la charge, et comportant un second moyen, comprenant un moyen de synchronisation, pour exercer une influence spécifique par rapport aux cylindres sur le dosage du carburant, cette influence dépendant de la différence entre une valeur de consigne de fonctionnement stable du moteur et une valeur réelle, dispositif caractérisé en ce que le second moyen comporte une régulation proportionnelle et intégrale associée à chacun des cylindres du moteur, le laps de temps entre deux instants de combustion étant admis comme valeur réelle de fonctionnement stable, tandis que la valeur moyenne extraite d'un ensemble de valeurs réelles mémorisées de façon intermédiaire est admise comme valeur de consigne de fonctionnement stable, et la grandeur de réglage de la régulation étant un signal de quantité de carburant, déterminé pour le cylindre considéré, et qui, lors du processus d'injection suivant, est combiné par addition avec le signal de quantité de base de carburant.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour permettre la synchronisation, on utilise des instants qui dépendent directement ou indirectement des instants de combustion dans les différents cylindres.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les synchronisations sont obtenues à l'aide de signaux de référence, de compteurs et de comparateurs.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans le cas des signaux de référence, il s'agit d'impulsions de course de pointeau, d'impulsions de début d'injection, d'impulsions de début de combustion, etc... qui interviennent à chaque révolution ou à chaque seconde révolution.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens pour surveiller la synchronisation, qui, après deux fausses synchronisations à l'intérieur d'un laps de temps déterminé, susceptible d'être prédéfini, modifient les synchronisations suivantes.

6. Dispositif selon au moins une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les signaux (S) de quantité de carburant, pondérés sur un nombre de combustions correspondant au nombre des cylindres, sont égaux à zéro.

7. Dispositif selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens qui limitent l'influence exercée sur les signaux de quantité de base de carburant à un domaine de vitesse de rotation déterminée, susceptible d'être prédéfini, et qui dans les domaines de transition limitrophes, empêchent une élévation ou une chute brusque du signal de quantité de carburant.

8. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ce dispositif comprend des moyens pour détecter la vitesse instantanée de l'arbre de vilebrequin, ces moyens étant constitués par une roue segmentée symétrique reliée à l'arbre de vilebrequin, et par un moyen de mesure pour mesurer le temps de passage d'un segment de la roue segmentée à travers un plan fictif perpendiculaire à la roue segmentée, les laps de temps entre deux instants de combustion étant subdivisés en deux parties au moyen de la roue segmentée, et celle de ces deux parties de temps qui suit directement un instant de combustion est plus courte que l'autre partie de temps, ce qui permet de détecter l'instant d'une combustion.

9. Dispositif électronique selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'à l'aide d'une disposition alternée de segments longs et courts sur la roue segmentée, l'instant d'une combustion est détectée d'une façon encore plus sûre.

10. Dispositif électronique selon une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'à l'aide des longueurs différentes des deux parties de temps entre des instants de combustion, on établit un diagnostic de l'aptitude au fonctionnement des différents cylindres.

11. Dispositif électronique selon une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que chaque partie de temps est comparée avec la partie de temps précédente et la partie de temps suivante, en ce que, lors de chaque comparaison, un compteur de synchronisation est incrémenté, ce compteur de synchronisation étant contrôlé en fonction du résultat de la comparaison et en fonction des contrôles du compteur de synchronisation, effectués à l'intérieur d'un laps de temps déterminé, susceptible d'être prédéfini, la synchronisation est éventuellement modifiée.

Zeichnung