DE3113301A1

DE3113301A1 - Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine in einem vollastbereich

Info

Publication number: DE3113301A1
Application number: DE19813113301
Authority: DE
Inventors: Lorenz H.F. Dipl.-Ing. 8000 München Salzer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1981-04-02
Filing date: 1981-04-02
Publication date: 1982-10-21
Also published as: DE3279605D1; DE3113301C2; ATE42133T1; EP0062151A1; EP0062151B1

Description

Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine in einem Vollastbereich

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb
einer Brennkraftmaschine in einem Vollastbereich, in dem
ein Einspritzsystem abhängig von den Ausgangssignalen
eines Beschleunigungshebelstellungs-Gebers und eines weiteren Signalgebers die zugeführte Kraftstoffmenge im Verhältnis zur über eine unverändert maximal geöffnete Drosseleinrichtung zugeführten Luftmenge gleichsinnig ändert.

Ein derartiges Verfahren ist aus DE-OS 28 24 472 bekannt. Es dient dazu, in dem sich an den Teillastbereich der
Brennkraftmaschine anschließenden Vollastbereich eine Gemischqualitätssteuerung vorzunehmen. Während im Teillastbereich eine Füllungsregelung bzw. -steuerung mit Hilfe
der in der Regel als Drosselklappe ausgebildeten Drosseleinrichtung erfolgt, ist im Vollastbereich zur Gemischqualitätssteuerung bzw. -regelung die Drosseleinrichtung
ohne Einfluß, während die zugeführte Kraftstoffmenge entsprechend der Stellung des in der Regel als Gaspedal ausgebildeten Beschleunigungshebel verändert
wird. Dieser beispielsweise als Potentiometer ausgebildete Geber sorgt dafür, daß das Kraftstoff-Luftgemisch im
Vollastbereich zum Erzielen eines gleichmäßigen Beschleunigungsverhaltens unterschiedlich angefettet wird.

Bei dem bekannten Verfahren dient als weiterer Signalgeber ein Drehzahlmesser.Dies hat zur Folge, daß die zur Fest-

der

legung/erforderlichen Kraftstoffmenge notwendige Lastinformation auf indirektem Weg gewonnen werden muß. Ein solches Verfahren stellt infolge von Fertigungstoleranzen unerfüllbare Anforderungen an die Präzision der dabei notwendigen Kennfeld-Auslegung. Langzeittoleranzen, wie etwa Verringerung des Luftaufwands'durch verminderte Reibleistung über der Lebensdauer des Motors sowie beispielsweise auch die Veränderung des Luftdurchsatzes infolge einer Verschmutzung des Luftfilters werden nicht berücksichtigt. Durch- die erhebliche Länge der Steuerkette ist das dynamische Ansprechverhalten unzureichend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem mit geringem Aufwand die zugeführte Kraftstoffmenge im Vollastbereich den tatsächlichen individuellen Erfordernissen optimal angepaßt ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der weitere Signalgeber ein Luftmengen- oder -massenmesser ist. Durch einen derartigen Messer als weiteren Signalgeber anstelle des Drehzahlmessers beim bekannten Verfahren wird unabhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine bzw. dessen Änderung die zugeführte Kraftstoffmenge der tatsächlich zur Verfügung stehenden Luftmenge bzw. -masse angepaßt. Auf diese Weise ist es möglich, sich innerhalb des gesamten Vollastbereichs dem optimalen Betriebszustand der Brennkraftmaschine weitgehend anzunähern. Dieser Zustand zeichnet sich durch niedrigen spezifischen Kraftstoffverbrauch und/oder optimales Drehmoment aus.

Bei dem bekannten Verfahren ist zum Bestimmen der zugeführten Kraftstoffmenge die Verwendung eines Rechners erforderlich. Dieser bestimmt aus den beiden Einflußgrößen Drehzahl und Stellung des Beschleunigungshebels die Kraftstoffmenge, indem er das von den beiden Signalgebern gelieferte Signal-Wertepaar mit vorgegebenen Soll-Wertepaaren vergleicht. Demgegenüber läßt sich eine erhebliche Verringerung des Aufwands dadurch erzielen, daß das Einspritzsystem ein luftmengen- bzw. -massenmessendes Einspritzsystem ist. Bei einem derartigen Einspritzsystem wird somit aucfi im Teillastbereich die zugeführte Kraftstoffmenge mit Hilfe des Ausgangssignals eines Luftmengenbzw, -massenmessers bestimmt. Zwar ist ein luftmengen- oder -massenmessendes Einspritzsystem an sich bekannt. Dieses besitzt jedoch bei vollständig geöffneter Drosseleinrichtung lediglich eine schlagartig zuschaltbare, sogenannte Vollastanreicherung, die als unangenehme, sprunghafte Drehmomentänderung spürbar ist. Betriebspunkte innerhalb des Vollastbereiches, d.h. zwischen verbrauchsoptimalem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis am oberen Ende des Teillastbereichs und dem erreichbaren Leistungsoptimum der Brennkraftmaschine bei optimaler fetter Gemischanpassung, können nicht konstant angefahren werden. Gegenüber diesem bekannten System mit sprungfunktionsartigem Lastsignal bei Vollast unterscheidet sich die Erfindung dadurch, daß auch im Vollastbereich ein differenzierbares Lastsignal gebildet wird, das die bleibende Einstellung eines beliebigen Betriebspunktes innerhalb des Vollastbereiches ermöglicht.

Für die Bestimmung der Kraftstoffmenge im Vollastbereich kann das Ausgangssignal dieses bei einem Luftmengen- oder -massenmessenden Einspritzsystems dann ohnehin bereits vorhandenen Messers in verschiedener Weise verarbeitet werden. So ist es beispielsweise möglich, dieses Ausgangssignal vor Eingang in das Einspritzsystem entsprechend dem Ausgangssignal des Beschleunigungshebelstellungs-Gebers zu

bewerten. Es ist in diesem Fall nicht erforderlich, das Einspritzsystem in irgendeiner Weise zu verändern, beispielsweise einen weiteren Eingang für den Beschleunigungshebelstellungs-Geber vorzusehen. Dem Einspritzsystem wird weiterhin lediglich das Ausgangssignal des Luftmengen- bzw. -massenmessers zugeführt. Jedoch ist dieses entsprechend der Stellung des Beschleunigungshebels modifiziert und entspricht einem Luftmengen- bzw. Massensi-

das
gnal, das größer als/- bzw. zu Beginn des Vollastbereichs gleich dem Eingangssignal ist, das der der Brennkraftmaschine tatsächlich zugeführte Luftmenge bzw. -masse entspricht.

Diese Bewertung des Ausgangssignals des Luftmengen- bzw. -massenmessers vor Eingang in das Einspritzsystem kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. So ist es beispielsweise möglich, einen entsprechenden Korrekturwert zu addieren. Demgegenüber ist es schaltungstechnisch einfacher, das Ausgangssignal dieses Gebers mit einem dem Ausgangssignal des Beschleunigungshebelstellungs-Gebers entsprechenden Faktor zu multiplizieren. Hierfür ist es lediglich erforderlich, zwischen dem Luftmengen- bzw. Massenmesser und dem Steuergerät für das Einspritzsystem ein Multiplikationsglied vorzusehen, das durch den Beschleunigungshebelstellungs-Geber gesteuert wird.

Zum Erzielen eines gleichmäßigen Übergangs zwischen Teil- und Vollastbereich bei gleichzeitig geringstmöglichem Kraftstoffverbrauch ist es weiterhin vorteilhaft, wenn das Ausgangssignal des Beschleunigungshebelsstellungs-Gebers erst bei maximal geöffneter Drosseleinrichtung wirksam ist. Dieser übergang kann beispielsweise mit Hilfe eines häufig bereits ohnehin vorhandenen Schalters erfolgen, der bei maximal geöffneter Drosseleinrichtung betätigt wird.

Im Falle der vorhingenannten Multiplikation gssignals des Luftmengen- bzw. -massenmessers vor Eingang in das Steuergerät für das Einspritzsystem bedeutet dies, daß der Faktor vom Wert 1 zu Beginn des Vollastbereichs kontinuier lieh entsprechend der Stellung des Beschleunigungshebelstellungs-Gebers zunimmt. Im Gegensatz zu dem aus der eingangs genannten DE-OS 28 2H 472 bekannten Verfahren, bei dem auch im Teillastbereich aus den Ausgangssignalen des Drehzahlmessers und des Beschleunigungshebelstellungs-Gebers die zugeführte Kräftstoffmenge bestimmt wird, ergibt sich bei Verwendung eines luftmengen- bzw. massenmessendes Einspritzsystems mit erst im Vollastbereich wirksamer Bewertung des Luftmengen- bzw. -massenmesser-Ausgangssignal in der zuletzt beschriebenen Weise im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine ein bestmögliches dynamisches Verhalten bei gleichzeitig optimaler Anpassungsfähigkeit des Systems.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch ein in der erfindungsgemäßen Weise betriebenes Einspritzsystem und

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Betriebsweise des Einspritzsystems.

Eine in Fig. 1 nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine besitzt eine übliche Ansaugleitung 1 mit einer als Droselklappe 2 ausgebildeten Drosseleinrichtung sowie ein Einspritzventil 3 für die zugeführte Kraftstoffmenge. Das Einspritzventil 3 ist durch ein schematisch dargestelltes Steuergerät 4 gesteuert, dem das Ausgangssignal eines Luftmengenmessers 5 z.B. in Form einer Stauscheibe

bzw. eines Luftmassenmessers z.B. in Form eines Hitz-Drahts zugeführt ist. Zwischen diesem Messer 5 und dem Steuergerät 4 ist ein Multiplikationsglied 7 eingeschaltet, das im Vollastbereich eine Bewertung des Ausgangssignals dieses Messers in einer anhand von Fig. 2 näher erläuterten Weise und entsprechend der Stellung eines als Gaspedal 8 ausgebildeten Beschleunigungshebels vornimmt.

Das Gaspedal 8 ist mit der Drosselklappe 2 in folgender, beispielsweise aus der US-PS 3 233 ^03 bekannter Weise gekoppelt. In einem ersten "Bewegungsbereich I bei nicht vollständig geöffneter Drosselklappe 2 sind das Gaspedal 8 und die Drosselklappe 2 mechanisch fest miteinander verbunden. Die Stellung der Drosselklappe wird mit Hilfe des Gaspedals 8 bestimmt. In einem sich an den ersten Bewegungsbereich anschließenden zweiten Bewegungsbereich II des Gaspedals 8 bei vollständig geöffneter Drosselklappe ist die Kupplung zwischen dem Gaspedal 8 und der Drosselklappe 2 aufgehoben. Während die Drosselklappe in diesem sogenannten "Vollastbereich der Brennkraftmaschine unverändert maximal geöffnet ist und somit nicht bewegt wird, kann das Gaspedal 8 kontinuierlich seine Stellung verändern.

Dem Gaspedal 8 ist ein als Potentiometer 9 ausgebildeter Stellungs-Geber zugeordnet, der erst bei maximal' geöffneter Drosselklappe 2 wirksam ist. Hierzu dient beispielsweise ein Schalter, der bei maximal geöffneter Drosselklappe mechanisch, beispielsweise durch die Drosselklappe 2 selbst bzw. deren Bewegungskinematik oder abhängig vom Ausgangssignal des Potentiometers geschaltet ist. In diesem Vollastbereich entsprechend dem Bewegungsbereich II des Gaspedals 8 beeinflußt das Potentiometer 9 das Multiplikationsglied 7. Dieses vergrößert das Ausgangssignal des Messers 5 vor Eingang in das Steuergerät H.

Diese Veränderung ist anhand von Fig. 2 erläutert. In Fig. 2 ist in Abhängigkeit von der Stellung s des Gaspedals 8 im Bewegungsbereich I und II das tatsächliche Ausgangssignal a des Messers 5 sowie das dem Steuergerät 4 zugeführte Eingangssignal b aufgetragen. Das Signal b ist im Bereich I gleich dem Signal a und wird im Bereich II durch Multiplikation des konstanten Ausgangssignals a entsprechend der Stellung s des Gaspedals gewonnen. Hierzu dient das Multiplikationsglied 7, das in Abhängigkeit von der Stellung s des Gaspedals 8 das Signal a mit einem Faktor multipliziert/, der vom Wert 1 zu Beginn des Bewegungsbereichs II des Gaspedals kontinuierlich ansteigt.

Durch diese Multiplikation des Ausgangssignals des Messers 5 vor Eingang in das Steuergerät 4 wird diesem ein Steuersignal zugeführt, das einer höheren Luftmenge bzw. -Masse als der tatsächlich zugeführten entspricht. Das Einspritzsystem liefert für diese - scheinbar - höhere Luftmenge die entsprechende Kraftstoffmenge mit der Folge, daß im Vollastbereich der Brennkraftmaschine eine variable Gemischanfettung erzielt wird. Durch die Verwendung des Ausgangssignals eines Luftmengen- bzw. Massenmessers als Grundsignal wird ein optimales dynamisches Verhalten bei Laständerungen innerhalb des Vollastbereichs und damit des gesamten Lastbereichs der Brennkraftmaschine erzielt. Ferner zeichnet sich die dargestellte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch geringen Aufwand aus, da diese Gemischqualitätssteuerung im Vollastbereich mit geringem zusätzlichen Aufwand und im wesentlichen mit den ohnehin bereits für den Teillastbereich der Brennkraftmaschine vorgesehenen Teilen erreicht wird.

Leerseite

Claims

Patentansprüche:

Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine in einem Vollastbereich, in dem ein Einspritzsystem abhängig von den Ausgangssignalen eines Beschleunigungshebelstellungs-Gebers und eines weiteren Signalgebers die zugeführte Kraftstoffmenge im Verhältnis zur über eine unverändert maximal geöffnete Drosseleinrichtung zugeführten Luftmenge gleichsinnig ändert, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Signalgeber ein Luftmengen- oder -massenmesser ( 5) ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzsystem ein luftmengen- bzw. -massenmessendes Einspritzsystem ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Luftmengen- bzw. -massenmessers ( 5) vor Eingang in das Einspritzsystem entsprechend dem Ausgangssignal des Beschleunigungshebelstellungs-Gebers (9) bewertet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Luftmengen- bzw. -massenmessers mit einem dem Ausgangssignal des Beschleunigungshebelstellungs-Gebers (9) entsprechenden Faktor multipliziert ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Beschleunigungshebelstellungs-Gebers (9) erst bei maximal geöffneter Drosseleinrichtung (2) wirksam ist.