Elektronisch gesteuertes Gemischbildungssystem

Abstract

 Elektronisch gesteuertes Gemischbildungssystem für Brennkraftmaschinen mit wenigstens für den Beschleunigungsfall korrigiertem Zumeßsignal einer Signalerzeugerstufe (Steuergerät), in der wenigstens ein die Leistungsabgabe bestimmender Betriebsparameter - oder Kennfeldwert für Luftdurchsatz, Brennstoffdurchsatz oder Ansaugdruck verarbeitet wird, mit einer Einrichtung der Signalerzeugerstufe (Steuergerät) zur Verzögerung des einer Last- oder Leistungsänderung folgenden Betriebsparameter- oder Kennfeldwertes, Substraktion des verzögerten Wertes vom aktuellen Betriebsparameter - oder Kennfeldwert, Multiplikation des Subtraktionsergebnisses mit einer Konstanten zu einem dimensionslosen Beschleunigungs- oder Verzögerungskorrekturwert, Addition bzw. Multiplikation des Korrekturwertes mit dem wenigstens in bezug auf Beschleunigung oder Verzögerung unkorrigierten Zumeßsignal.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein elektronisch gesteuertes Gemischbildungssystem für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Es sind Verfahren und Gemischbildungssystem bekannt, bei denen die für Beschleunigungsfälle erforderliche Gemischzusammensetzung auf einen Wert eingestellt wird, der gutes Fahrverhalten und vertretbare Abgas- und Schadstoffemissionswerte sicherstellt.

[0003] Aus der DE-OS 30 42 246 ist ein elektronisch gesteuertes Brennstoff-Zumeß­system für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem die Beschleunigungskorrektur durch Multiplikation einer Grundeinspritzzeit mit drehzahl-, last- und temperaturabhängigen Korrekturwerten erfolgt, wenn der aktuelle Quotient aus Luftdurchsatz zu Drehzahl gegenüber dem vorhergehenden einen größeren Betrag aufweist, wobei die Korrekturwerte in Abhängigkeit des Differenzbetrages und der Drehzahl aus wenigstens einem Kennfeld entnommen werden.

[0004] Insbesondere bei der Bestimmung der Last- oder Leistungsabgabe aus Signalen trägheitsarmer Sensoren, wie Hitzdraht, Wirbelzähler, Druckmesser, wobei die Signale in elektronischen Signalerzeugerstufen (Steuergeräten) verarbeitet werden, ergeben sich für dieses Zumeßsystem jedoch Nachteile für den Fall zu plötzlicher Leistungsforderung, da sich die Signale sofort mit einem Sprung ändern, so daß eine Beschleunigungskorrektur nur kurzzeitig wirksam sein kann.
Es kann gefolgert werden, daß die Korrektur nur über eine kurzzeitige überhöhte Brennstoffmehrmenge erreichbar ist, die einer feinfühligen Korrektur entgegensteht und sogenannte CO-Spitzen, die bei Abgasmessungen auffallen, bewirkt.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines gattungsgemäßen Gemischbildungssytems, mit dem die beschriebenen Nachteile überwunden und eine länger wirksame, über die Zeit bei der eine Differenz der Signalwerte vorliegt, hinausgehende Beschleunigungskorrektur erreicht werden kann.
Darüber hinaus sollte eine feinere Abstimmung der bei Beschleunigung oder Verzögerung zuzugebenden Brennstoffmenge erreichbar sein.

[0006] Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Gemischbildungssystem durch die in den Patentansprüchen 1 und 2 genannten, kennzeichnenden Merkmale gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung als Unteransprüche genannt sind.

[0007] Durch die Erfindung ist das der Brennkraftmaschine zuzuführende Brenngemisch auch bei Beschleunigungs- und Verzögerungsfällen auf einen Wert einzustellen, der eine gute Fahrbarkeit und niedrigsten Schadstoffanteil im Abgas sicherstellt. Die Erfindung ist durch Einsatz einer Rechnersteuerung per Software billig zu realisieren.

[0008] Es ergeben sich die Vorteile:
Vieldimensionale Korrektur ermöglicht exakte Gemischzusammensetzung über das gesamte motorspezifische Kennfeld;
geringere Brennstoffablagerung im Ansaugrohr und geringerer Schadstoffausstoß
Weitere Vorteile werden in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele hervor­gehoben, die anhand der Zeichnung nachfolgend beschrieben werden. Es zeigt:

Fig. 1 ein elektronisches Gemischbildungssystem basierend auf einer Zentraleinspritzung.

Fig. 2 + 3 Blockschaltbilder.

Fig. 4 Diagramme.

[0009] Fig. 1 zeigt ein bekanntes elektronisch gesteuertes Gemischbildungssystem für einen Motor 1, mit einem Luftansaugkanal 2 mit willkürlich betätigbarer Drosselklappe 3 und stromauf davon angeordnetem Einspritzventil 4, das nach Maßgabe der angesaugten Luftmenge und anderer Faktoren durch elektrische Zußmeßsignale einer Signalerzeugerstufe 5 (Steuergerät) betätigt wird und ein für den Motorbetrieb geeignetes Brennstoff-Luftgemisch sicherstellt.
Die Signalerzeugerstufe 5 ist mit den Signalen diverser Betriebsparameter anzeigender, nicht dargestellter Sensoren beaufschlagt.
Die der Bildung des Zumeßsignals zugrundeliegende angesaugte Luftmenge kann direkt durch Stauklappe, Hitzdraht, Wirbelzähler usw. oder indirekt aus mit Betriebsparametern adressierten Kennfeldspeichern ermittelt werden, letzteres über Drosselklappenwinkel bzw. Motordrehzahl und Druck im Luftansaugkanal 2 stromab der Drosselklappe 3.
Es wurde erkannt, daß der Luftansaugkanal 2 durch Wandniederschlag und Rückpulsation in jedem Betriebspunkt eine andere Brennstoffmenge speichert, wodurch bei Änderung des Betriebspunktes eine kurzzeitige Abmagerung oder Anfettung des Brenngemischs erfolgt, deren Zeitdauer dem Unterschied der für die jeweiligen Betriebspunkte vorliegenden Speichermengen entspricht, die im übrigen von der Motortemperatur abhängig sind. Während dieser Zeitdauer verringert sich der Unterschied jedoch stetig, was bei der angestrebten Korrektur der Brenngemischzusammensetzung berücksichtigt werden muß. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, durch eine noch später zu beschreibende Einrichtung der Zumeßsignalstufe 5 (Steuergerät), den direkt oder indirekt ermittelten, die angesaugte Luftmenge angebenden Signalwert nach einer aus der Regelungstechnik (Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, 15. Auflage, Seite 1270) bekannten PT₁- oder e-Funktion mit vorgebbarer Zeitkonstante zu verzögern, wenn dieser Signalwert eine Last- oder Leistungsänderung anzeigt, den verzögerten Wert vom aktuellen Signalwert zu subtrahieren, das Subtraktionsergebnis mit einer Konstanten zu multiplizieren zu einem dimensionslosen Beschleunigungs-Verzögerungs-Kor­rekturwert und diesen Korrekturwert mit dem wenigstens in bezug auf Beschleunigung oder Verzögerung unkorrigierten, auf der Basis des aktuellen Signalwerts gebildeten Zumeßsignals zu addieren bzw. zu multiplizieren.

[0010] Fig. 2 und 3 zeigen Ausführungen dieser näher zu beschreibenden Einrichtung der Zumeßsignalstufe 5 (Steuergerät), im Blockschaltbild dargestellt, als Hardware-Lösung oder, im Falle einer Rechnersteuerung, auch als Soft­ware-Lösung.

[0011] Der die Luftmenge angebende Signalwert wird in Fig. 2 über einen Abzweig­strang 6 einem Verzögerungsglied 7 zugeführt, in dem ein sich ändernder Si­gnalwert nach einer angenäherten e-Funktion zeitlich verzögert dem geänder­ten Signalwert nachgeführt wird. Während dieser Nachführzeit wird der Aus­gangswert des Verzögerungsgliedes 7 vom aktuellen Signalwert in einem Sub­traktionsglied 8 abgezogen und das Ergebnis in einem Multiplizierglied 9 mit einer Konstanten multipliziert zu einem dimensionslosen Korrekturwert. In ei­nem Addier- oder Multiplizierglied 10 wird dieser Korrekturwert mit dem aus dem aktuellen Signalwert gebildeten Zumeßsignal addiert oder multipliziert zu einem in bezug auf Beschleunigung oder Verzögerung korrigierten Zumeß­signal, das dem Einspritzventil zugeführt wird.

[0012] Fig. 3 zeigt vorteilhafte Weiterbildungen der Einrichtung nach Fig. 2, bei der nach dem Multiplizierglied 9 ein weiteres Multiplizierglied 11 eingefügt ist, in dem der dimensionslose Wert mit einem Korrekturfaktor multipliziert wird, bevor er dem Addier- bzw. Multiplizierglied 10 zugeführt wird.

[0013] Ein Bewertungsglied 12 entscheidet nach Vorzeichen oder Größe des im Sub­traktionsglied vorliegenden Ergebnisses, ob Beschleunigung oder Verzögerung vorliegt, so daß Schaltglieder 13, 14 die Zeitkonstante des Verzögerungsglie­des 7 und den Korrekturfaktor des Multipliziergliedes 11 auswählen können.

[0014] Zeitkonstanten und Korrekturfaktoren werden aus für Bechleunigung und Verzögerung vorgesehene Kennfeldspeicher 15, 16, 17, 18 entnommen, die mit dem aktuellen, die Luftmenge angebenden Signalwert oder den aktuellen Betriebsparametersignalen adressiert sind.
Zeitkonstante und Korrekturfaktor für Beschleunigung werden in Multiplikationsgliedern 19, 20 mit Faktoren multipliziert, die jeweils mit der Motortemperatur adressierten Tabellenspeichern 21, 22 entnommen sind.

[0015] Fig. 4 zeigt in Diagrammen über der Zeitachse harmonisierte Signalkennlinien für eine Beschleunigung.

a) für den aktuellen Signalwert ≙ Luftmenge

b) für den verzögerten Signalwert

c) für das Subtraktionsergebnis

d) für das Zumeßsignal, wobei die schraffierte Fläche der eine Brenn­gemisch-Anfettung bewirkenden Brennstoffmehrmenge entspricht.

[0016] Entsprechend den Signalkennlinien für Beschleunigung ergeben sich die Signalkennlinien bei einer Verzögerung, jedoch in umgekehrter Richtung, so daß das Zumeßsignal auf einen geringeren Wert korrigiert wird.

[0017] Die Bildung des Zumeßsignals erfolgt üblicherweise mit einer festgelegten Frequenz für das Gemischbildungssystem nach Fig. 1 und für Gemischbildungssysteme mit Beeinflußung der Gemischzusammentsetzung durch ein Stellgied eines Vergasers oder mit einer von der Motordrehzahl abhängigen Frequenz, insbesondere für Gemischbildungssysteme mit mehreren Einspritzventilen.

Ansprüche

1. Elektronisch gesteuertes Gemischbildungssystem für Brennkraftmaschinen mit wenigstens für den Beschleunigungsfall korrigiertem Zumeßsignal einer Signalerzeugerstufe (Steuergerät), in der wenigstens ein die Leistungsabgabe bestimmender Betriebsparameter - oder Kennfeldwert für Luftdurchsatz, Brennstoffdurchsatz oder Ansaugdruck verarbeitet wird, gekennzeichnet durch
a) Verzögerung des einer Last- oder Leistungsänderung folgenden Betriebspa­rameter- oder Kennfeldwertes nach einer PT₁- oder e-Funktion mit vorgebbarer Zeitkonstante in einem Vorzögerungsglied (7),
b) Subtraktion des verzögerten Wertes vom aktuellen Betriebsparameter - oder Kennfeldwert in einem Substraktionsglied (8),
c) Multiplikation des Subtraktionsergebnisses mit einer Konstanten zu einem dimensionslosen Beschleunigungs- oder Verzögerungskorrekturwert in einem Multiplikationsglied (9),
d) Addition bzw. Multiplikation des Korrekturwertes mit dem wenigstens in bezug auf Beschleunigung oder Verzögerung unkorrigierten Zumeßsignal in einem Addier- bzw. Multiplizierglied (10).

2. Gemischbildungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch
a) Verzögerung des einer Last- oder Leistungsänderung folgenden Betriebsparameter- oder Kennfeldwertes nach einer PT₁- oder e-Funktion mit vorgebbarer Zeitkonstante in einem Verzögerungsglied (7),
b) Subtraktion des verzögerten Wertes vom aktuellen Betriebsparameter - oder Kennfeldwert in einem Subtraktionsglied (8),
c) Multiplikation des Subtraktionsergebnisses mit einer Konstanten zu einem dimensionslosen Zahlenwert in einem Multiplikationsglied (9),
d) Multiplikation des Zahlenwertes mit einem vorgegebenen Korrekturfaktor zu einem Beschleunigungs- oder Verzögerungskorrekturwert in einem Multiplikationsglied (11),
e) Addition bzw. Multiplikation des Korrekturwertes mit dem wenigstens in bezug auf Beschleunigung oder Verzögerung unkorrigierten Zumeßsignal in einem Addier- bzw. Multiplizierglied (10).

3. Gemischbildungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß unter a) vollzogene Verzögerung mit für Beschleunigung und Verzögerung vorgegebenen Zeitkonstanten erfolgt.

4. Gemischbildungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auswahl der Zeitkonstanten abhängig vom aktuellen Betriebsparameter- oder Kennfeldwert erfolgt.

5. Gemischbildungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Zeitkonstanten mit von der Motortemperatur abhängigem Faktor multipliziert wird.

6. Gemischbildungssystem nach Anspruch 2 oder einem der auf diesen bezogenen Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß unter d) vollzogene Multiplikation mit für Beschleunigung und Verzögerung vorgegebenen Korrek­turfaktoren erfolgt.

7. Gemischbildungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der Korrekturfaktoren abhängig vom aktuellen Betriebsparameter - oder Kennfeldwert erfolgt.

8. Gemischbildungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Korrekturfaktoren mit von der Motortemperatur abhängigem Faktor multipliziert wird.

9. Gemischbildungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Zuleitung des Zumeßsignals an ein oder mehrere Einspritzventile oder ein die Gemischzusammensetzung beeinflussendes Stellglied eines Vergasers.

Zeichnung