Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung von Betriebskenngrössen einer Brennkraftmaschine

Abstract

 Es wird ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung von Betriebskenngrößen einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, bei dem ein Einspritzsignal für die Zumessung von Kraftstoff und ein Leerlauffüllsignal für die Leerlaufluftzufuhr vorhanden ist, und bei dem ein Schubbetrieb der Brennkraftmaschine erkannt wird. Zur Verringerung des Rucks beim Übergang in den Schubbetrieb wird nach dem Erkennen des Schubbetriebs die Leerlaufluftzufuhrzuerst vermindert, um danach die Kraftstoffzumessung zur Brennkraftmaschine zu unterbrechen. Dies hat den Vorteil, daß der Übergang in den Betriebszustand des Schubbetriebs genau dann stattfindet, wenn die Brennkraftmaschine ein möglichst geringes Drehmoment aufweist. Für das Wiedereinsetzen nach dem Schubbetrieb ist ein analoger Vorgang beschrieben.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung von Betriebskenngrößen einer Brennkraftmaschine mit einem in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine gebildeten Einspritzsignal für die Zumessung von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine, mit einem ebenfalls in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine erzeugten Leerlauffüllungssignal für die Leerlaufluftzufuhr zur Brennkraftmaschine., sowie mit einer Erkennung eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine.

[0002] Es ist bekannt, während eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine zum Zwecke der Benzinersparnis die Kraftstoffzumessung zur Brennkraftmaschine zu unterbrechen. Dies wird z.B. dadurch erreicht, daß der Schubbetrieb der Brennkraftmaschine erkannt wird, um danach ein Einspritzsignal für die Zumessung von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine derart zu beeinflussen, daß die Kraftstoffzumessung unterbleibt. Am Ende des Schubbetriebs wird dieser Vorgang dann wieder rückgängig gemacht, so daß danach ein normaler Betrieb der Brennkraftmaschine wieder möglich ist.

[0003] Es hat sich jedoch gezeigt, ·daß derartige Gemischaufbereitungssysteme beim Übergang von ihrem normalen Betriebszustand zum Betriebszustand der Schubabschaltung, also beim Unterbrechen der Kraftstoffzumessung zur Brennkraftmaschine einen Ruck hervorrufen, der das Fahrverhalten des mit der Brennkraftmaschine betriebenen Kraftfahrzeugs spürbar verschlechtert.

[0004] Vorteile der Erfindung

[0005] Demgegenüber weist der erfindungsgemäße Gegenstand mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs den Vorteil auf, daß der Ruck beim Übergang vom normalen Betrieb der Brennkraftmaschine zum Betriebszustand der Schubabschaltung vermieden werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß nach dem Beginn des Schubbetriebs das Leerlauffüllsignal derart beeinflußt wird, daß sich die Leerlaufluftzufuhr vermindert und nach dem Erreichen eines vorbestimmbaren Wertes des Leerlauffüllsignals das Einspritzsignal derart verändert wird, daß die Kraftstoffzumessung unterbrochen ist.

[0006] Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird bei unterbrochener Kraftstoffzumessung das Leerlauffüllsignal derart eingestellt, daß die Leerlaufluftzufuhr einen vorbestimmbaren mittleren Wert einnimmt. Dadurch wird erreicht, daß auf einen möglichen Übergang zum Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine schnell reagiert werden kann.

[0007] Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ende des Schubbetriebs das Einspritzsignal derart verändert wird, daß die Unterbrechung der Kraftstoffzumessung aufgehoben ist, und das Leerlauffüllsignal derart beeinflußt wird, daß die Leerlaufluftzufuhr von einem vorbestimmbaren niederen Wert auf einen vorbestimmbaren mittleren Wert ansteigt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Übergang vom Betriebszustand der Schubabschaltung zum normalen Betrieb der Brennkraftmaschine ebenfalls ohne einen das Fahrverhalten störenden Ruck vor sich geht.

[0008] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der Zeichnung mit der zugehörigen Beschreibung. Dabei weist die Zeichnung zwei Figuren auf, von denen Figur 1 ein Blockschaltbild für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt und Figur 2 Signaldiagramme zum Blockschaltbild der Figur 1 darstellt. Beide Figuren sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

[0009] Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0010] In der Figur 1 wird einer Lastsignalbildung 10 (LAST) ein Signal bezüglich der Luftmenge pro Zeit QL und ein Signal bezüglich der Drehzahl der Brennkraftmaschine N zugeführt. Eine an die Lastsignalbildung 10 angeschlossene Korrektureinrichtung 11 (KORR) bildet in Abhängigkeit von ihren Eingangssignal, dem Lastsignal tl ein Ausgangssignal, und zwar das Einspritzsignal ti, das an eine Schalteinrichtung 12 angeschlossen ist. Das Ausgangssignal dieser Schalteinrichtung 12 ist mit tik bezeichnet und einer Endstufe 13 zugeführt, die dann eine Brennkraftmaschine 20 beeinflußt.

[0011] Eine Leerlaufregelung 15 (LLR) ist von dem Drehzahlsignal N und dem Lastsignal tl beaufschlagt und erzeugt in Abhängigkeit davon ein Leerlauffüllsignal tl, das einer Verknüpfung 16 zugeführt ist. Dieser Verknüpfung 16 sind noch zwei weitere Signale negativ zugeführt, die dann zusammen ein Ausgangssignal bilden, das mit lk gekennzeichnet ist, und das über eine Endstufe 17 die Brennkraftmaschine 20 beeinflußt.

[0012] Die bisher beschriebene Anordnung ist an sich bekannt. und kann von einem Fachmann in vielerlei Hinsicht modifiziert werden. Die spezielle Ausführung eines derartigen Gemischaufbereitungssystems ist jedoch für die Erfindung auch nicht wesentlich. Wichtig sind bisher nur die Schalteinrichtung 12 und die Verknüpfung 16, über die die nachfolgend beschriebene Erfindung in das bekannte System eingreift.

[0013] Eine Schubabschaltungs-Erkennung 30 (SAS) ist zumindest'mit dem Drehzahlsignal N beaufschlagt, in dessen Abhängigkeit sie ein Ausgangssignal S bildet, das einen Schubabschaltungs-Integrator 31 ansteuert. Dieser Integrator 31 wird dabei zum einen von einer von der Drehzahl N der Brennkraftmaschine abhängigen Schubabschaltungs-Zeitkonstante-Einstellung 32 (SZK), sowie zum anderen von einem Signal W beeinflußt, das später noch genauer erläutert werden wird. Das Ausgangssignal des Integrators 31 ist mit SI bezeichnet und beaufschlagt eine von einer ODER-Verknüpfung 33 angesteuerte Schalteinrichtung 34, sowie eine Schwellwertstufe 35. Der Schwellwert der Schwellwertstufe 35 wird dabei durch das Ausgangssignal K einer von der Maschinendrehzahl der Brennkraftmaschine N abhängigen Schwellwert-Einstellung 36 (SW) vorgegeben.

[0014] Eine Wiedereinsetz-Erkennung 40 (WES) wird wenigstens von einem Signal bezüglich der Drehzahl N der Brennkraftmaschine angesteuert und erzeugt in Abhängigkeit davon ein Ausgangssignal W, das an einem Wiedereinsetz-Integrator 41 angeschlossen ist. Dieser wird von einer von der Drehzahl N abhängigen Wiedereinsetz-Zeitkonstanten-Einstellung h2 (WZK) beeinflußt. Das Ausgangssignal des Integrators 41 ist mit WI gekennzeichnet und beaufschlagt eine Schalteinrichtung 43, die von einer ODER-Verknüpfung 44 gesteuert wird. An einem seiner Eingänge ist die ODER-Verknüpfung 44 mit dem Ausgang der Schwellwertstufe 35 verbunden, wobei dieses Signal des weiteren an eine UND-Verknüpfung 46 angeschlossen ist. Der zweite Eingang der UND-Verknüpfung 46 wird über einen Inverter 45 vom Ausgangssignal W des Blocks 40 beeinflußt. Dieses Signal ist des weiteren an den Integrator 31, sowie an die ODER-Verknpüfung 33 angeschlossen. Das Ausgangssignal der UND-Verknüpfung 46 steuert zum einen die Schalteinrichtung 12 und ist des weiteren mit der eben genannten ODER-Verknüpfung 33 verbunden.

[0015] Schließlich erzeugt eine Drehzahl-Gradienten-Erkennung 48 (DG) in Abhängigkeit vom Drehzahlsignal N ein Ausgangssignal, das an jeweils einen Eingang der beiden ODER-Verknüpfungen 33 und 44 angeschlossen ist. Die Ausgangssignale der beiden Schalteinrichtungen 34 und 43 beeinflussen zuletzt mit einem negativen Vorzeichen versehen die Verknüpfung 16.

[0016] Die Funktionsweise des in der Figur 1 dargestellten Blockschaltbilds soll nachfolgend mit Hilfe der Signaldiagramme der Figur 2 erläutert werden. Diese Figur 2 zeigt dabei den Verlauf der Signale S, W, SI, WI, lk, sowie tik. Bei den Bezeichnungen T1, T2, T3 und T4.handelt es sich in der Figur 2 um bestimmte Zeitpunkte, während die Abkürzungen TVS, TSAS und TVW bestimmte Zeitdauern kennzeichnen. Bei sämtlichen Diagrammen der Figur 2 ist auf der horizontalen Achse die Zeit t aufgetragen.

[0017] Vor dem Zeitpunkt T1 findet noch keine Schubabschaltung statt. Dies hat zur Folge, daß die beiden Signale S und W und dadurch auch die beiden Signale SI und WI jeweils Null sind. Da das Ausgangssignal der Drehzahl-Gradienten-Erkennung 48 im Normalfall immer Null ist, und da des weiteren die Schwelle K der Schwellwertstufe 35 größer als Null ist, sind sämtliche Schalter 12, 34 und 43 geschlossen. Über die beiden zuletzt genannten Schalter 34 und 43 wird jedoch kein Signal an die Verknüpfung 16 weitergeleitet. Insgesamt wird also vor dem Zeitpunkt T1 die Brennkraftmaschine einzig durch das Einspritzsignal ti und das Leerlauffüllsignal τ1 beeinflußt, da über die Schalteinrichtung 12 und die Verknüpfung 16 keine Veränderungen dieser Signale hervorgerufen werden.

[0018] Im Zeitpunkt T1 wird der Schubbetrieb der Brennkraftmaschine von der Schubabschaltungs-Erkennung 30 erkannt, so daß das Signal S von 0 auf 1 springt und das Signal SI langsam vom Wert Null ausgehend zu steigen beginnt. Über den geschlossenen Schalter 34 wird das Signal SI an die Verknüpfung 16 weitergeleitet, so daß dadurch das Leerlauffüllsignal τ1 hin zum Signal τlk verändert wird. Erreicht das Signal SI den Wert K der Schwellwertstufe 35, so bewirkt dies am Ausgang der Stufe 35 ein 1-Signal, das seinerseits wiederum sämtliche Schalter 12, 34 und 43 öffnet. Dies geschieht im Zeitpunkt T2, bei dem es sich daher um den eigentlichen Anfang der Schubabschaltung handelt. Es ist also jetzt nach dem Zeitpunkt T2 das Einspritzsignal ti unterbrochen, so daß das Signal tik Eins ist, was bedeutet, daß kein Kraftstoff eingespritzt wird, und das Signal τlk nimmt den Wert des Leerlauffüllsignals τ1 wieder an, da insbesondere der Schalter 34 geöffnet ist. Bei der Zeitdauer TVS zwischen den Zeitpunkten T1 und T2 handelt es sich um eine Schubabschalt-Verzögerung, während dann dem Zeitpunkt T2 die eigentliche Schubabschalt-Dauer TSAS folgt. Diese zuletzt genannte Zeitdauer wird im Zeitpunkt T3 beendet.

[0019] Im Zeitpunkt T3 wird das Signal S wieder zu Null, d.h. es liegt keine Schubabschaltung mehr vor, während das Signal W zu 1 wird, was die Bedeutung eines Wiedereinsetzens nach Schubabschaltung hat. Aufgrund des jetzt vorliegenden, von 0 ungleichen Signals W wird das Signal WI auf einen vorbestimmbaren Ausgangswert gesetzt, von dem aus es langsam auf den Wert Null wieder absinkt, und gleichzeitig wird der Schubabschaltungs-Integrator 31 wieder auf den Wert Null zurückgesetzt. Dadurch fällt das Signal SI wieder unter den Wert K der Schwellwertstufe 35, was zur Folge hat, daß die beiden Schalteinrichtungen 12 und 43 wieder in ihren Ausgangszustand, und zwar den geschlossenen Schaltzustand übergehen. Nur die Schalteinrichtung 34 bleibt geöffnet, da sie über die ODER-Verknüpfung 33 mit dem 1-Signal des Signals W angesteuert ist. Es wird also das Einspritzsignal ti über die Schalteinrichtung 12 weitergeleitet, so daß das Signal tik dem Signal ti entspricht. Weiter wird das Signal WI über die Schalteinrichtung 43 der Verknüpfung 16 zugeführt, so daß das Leerlauffüllsignal τ1 durch das Signal WI hin zum Signal τlk verändert wird. Bei der Zeitdauer TVW nach dem Zeitpunkt T3 handelt es sich um eine Aufregelungszeit des Leerlauffüllsignals während des Wiedereinsetzens, die im Zeitpunkt T4 beendet ist. In diesem Zeitpunkt T4 ist das Signal WI wieder zu Null geworden, so daß jetzt das Leerlaufsignal tl wieder dem Signal τlk entspricht. Nach dem Zeitpunkt T4 ist also die gesamte Schubabschaltung mit nachfolgendem Wiedereinsetzen beendet.

[0020] Die Schubabschaltungs-Zeitkonstanten-Einstellung 32 und die Wiedereinsetzen-Zeitkonstanten-Einstellung 42 haben die Aufgabe, die Anstiegszeitkonstanten und gegebenenfalls auch die Anfangswerte der Signale SI und WI der nachfolgenden Integratoren 31 und 41 zu bestimmen. Selbstverständlich ist es möglich, daß auch noch weitere Parameter auf die beiden genannten Integratoren 31 und 41 einwirken. Analoges liegt im Zusammenhang mit der Schwellwert-Einstellung 36 vor. Diese hat die Aufgabe, den Schwellwert K der Schwellwertstufe 35 einzustellen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Wert des Signals K abhängig von der Drehzahl N der Brennkraftmaschine. Auch in diesem Zusammenhang ist es möglich, daß noch weitere Parameter auf die Schwellwertstufe 35 und die Schwellwert-Einstellung 36 einwirken.

[0021] Die Schubabschaltungserkennung 30 und die Wiedereinsetz-Erkennung 40 haben die Aufgabe, den Schubbetrieb der Brennkraftmaschine zu erkennen und anzuzeigen. Die Erkennung kann dabei mit Hilfe der Drehzahl N der Brennkraftmaschine und gegebenenfalls weiterer Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine durchgeführt werden. So ist es z.B. möglich, daß Schubbetrieb genau dann vorliegt, wenn sich die Drosselklappe der Brennkraftmaschine in ihrer Leerlaufstellung befindet, gleichzeitig die Drehzahl der Brennkraftmaschinen jedoch mindestens um einen bestimmten Wert oberhalb der Leerlaufdrehzahl liegt.

[0022] Bei den Signalen ti bzw. tik und τ1 bzw. τlk kann es sich um analoge, wie auch digitale Signale handeln. Dies ist in der Figur 2 dadurch angedeutet, daß das Signal tik in der Form einzelner Einspritzimpulse dargestellt ist, während es sich bei dem Signal τlk um ein analoges Signal handelt. Letztlich ist dies jedoch für die Erfindung als solche unwesentlich, da mit Hilfe der Endstufen 13 und 17 die Umsetzung der Einspritz- und Leerlaufsignale in entsprechende Ansteuersignale der elektromechanischen Stellglieder beliebig durchgeführt werden kann.

[0023] Die Drehzahl-Gradienten-Erkennung 48 hat die Aufgabe, bestimmte vorgebbare Drehzahlveränderungen zu erkennen, um dann über die ODER-Verknüpfungen 33 und 44 die Schalteinrichtungn 34 und 43 zu öffnen, also das Signal τlk schlagartig auf den Wert des Signals τ1 zurückzusetzen. Bei derartigen bestimmten Drehzahlabfällen kann es sich z.B. um einen negativen Drehzahlgradienten handeln, der nur dann auftritt, wenn die Brennkraftmaschine und das nachfolgende Getriebe des Kraftfahrzeugs voneinander entkuppelt worden sind. In diesem Fall ist es dann durch das Öffnen der Schalteinrichtungen 34 und 43 und das damit verbundene Rücksetzen auf das Leerlauffüllsignals τ1 möglich, daß die Leerlaufregelung 15 optimal die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine einregeln kann.

[0024] Insgesamt wird also beim beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung am eigentlichen Gemischaufbereitungssystem nichts verändert, sondern es wird zur Erhöhung des Fahrkomforts insbesondere additiv in die Leerlaufregelung der Gemischaufbereitung eingegriffen. Dadurch wird die Leerlaufregelung stationär beibehalten und nur im Moment der Schubabschaltung und des Wiedereinsetzens wird das Leerlaufsignal gezielt zu kleineren Werten hin verstellt. Dadurch wird im Moment des geringsten Drehmoments die Kraftstoffzumessung unterbrochen, was den geringsten Ruck bedeutet. Besonders vorteilhaft ist es, diesen Vorgang noch dadurch zu unterstützen, daß der Zündzeitpunkt nach spät verstellt wird.

[0025] Tritt also der Betriebszustand des Schubbetriebs der Brennkraftmaschine auf, so wird zuerst durch die Verringerung der Leerlaufluftzufuhr der Motor auf ein möglichst geringes Drehmoment gebracht, um dann die Kraftstoffzumessung zu unterbrechen. Da jedoch das eigentliche Leerlauffüllsignal nicht verändert wird, ist in jedem Moment des Schubabschaltens gewährleistet, daß die Brennkraftmaschine bei einem möglichen Übergang in den Leerlaufbetrieb nicht abstirbt. Analoges geschieht beim Wiedereinsetzen, bei dem die Leerlaufluftzufuhr von einem geringen Wert langsam auf ihren normalen Wert erhöht wird, ohne dabei wiederum die eigentliche Leerlaufregelung zu beeinflussen. Dadurch ist auch bei diesem Übergang in jedem Moment eine optimale Leerlaufregelung gegebenenfalls möglich bei einer gleichzeitigen Vermeidung des normalerweise durch den Übergang entstehenden Rucks.

[0026] Eine weitere Verbesserung des Fahrkomforts kann darin bestehen, daß bei schnellen negativen Laständerungen der Brennkraftmaschine mit einem nachfolgenden Übergang in den Leerlaufbetriebszustand der Schubabschaltungsintegrator 31 zunächst auf einen vorbestimmbaren negativen Wert gesetzt wird, von dem aus dann der bisher von Null ausgehende Anstieg des Signals SI ausgeht. Durch diese Maßnahme kann der durch das Schließen der Drosselklappe entstehende Ruck weiter abgebaut werden, da im ersten Moment nach dem Schließen der Drosselklappe mehr Luft der Brennkraftmaschine zugeführt wird, als dies der geschlossenen Drosselklappe entspricht.

[0027] Für einen Fachmann ist es weiterhin möglich, das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung in der einen oder anderen Richtung zu erweitern oder zu verändern. Derartige Ergänzungen liegen jedoch sämtlich im Rahmen der Erfindung.

Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung von Betriebskenngrößen einer Brennkraftmaschine, mit einem in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine gebildeten Einspritzsignal für die Zumessung von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine, mit einem ebenfalls in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine erzeugten Leerlauffüllsignal für die Leerlaufluftzufuhr zur Brennkraftmaschine, sowie mit einer Erkennung eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Beginn des Schubbetriebs das Leerlauffüllsignal derart beeinflußt wird, daß sich die Leerlaufluftzufuhr vermindert, und nach dem Erreichen eines vorbestimmbaren Wertes des Leerlauffüllsignals das Einspritzsignal derart verändert wird, daß die Kraftstoffzumessung unterbrochen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei unterbrochener Kraftstoffzumessung das Leerlauffüllsignal derart eingestellt wird, daß die Leerlaufluftzufuhr einen vorbestimmbaren mittleren Wert einnimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ende des Schubbetriebs das Einspritzsignal derart verändert wird, daß die Unterbrechung der Kraftstoffzumessung aufgehoben ist, und das Leerlauffüllsignal derart beeinflußt wird, daß die Leerlaufluftzufuhr von einem vorbestimmbaren niederen Wert auf einen vorbestimmbaren mittleren Wert ansteigt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem einen vorbestimmbaren Wert übersteigenden Drehzahlabfall das Leerlauffüllsignal derart beeinflußt wird, daß die Leerlaufluftzufuhr einen vorbestimmbaren mittleren Wert einnimmt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubbetrieb der Brennkraftmaschine wenigstens in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine erkannt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung des Leerlauffüllsignals wenigstens in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängig ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Unterbrechung der Kräftstoffzumessung zur Brennkraftmaschine hervorrufende vorbestimmbare Wert des Leerlauffüllsignals von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängig ist.

.8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Beginn des Schubbetriebs das Leerlaufsignal derart beeinflußt wird, daß sich die Leerlaufluftzufuhr zuerst erhöht und erst danach vermindert.

Zeichnung