DE3423013C2

DE3423013C2 - Verfahren zum Steuern eines Bestandteils der Verbrennung in einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3423013C2
Application number: DE3423013A
Authority: DE
Inventors: Noriyuki Tokio/Tokyo Kishi; Yutaka Shiki Saitama Otobe
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1983-06-22
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1987-04-23
Also published as: GB2143056B; GB8416008D0; GB2143056A; JPS606032A; DE3423013A1; US4636957A

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern des Betriebszustandes einer Brennkraftmaschine durch Verändern der Treibstoffmenge entsprechend dem Druckpegel im Lufteinlaß in Strömungsrichtung nach der Drosselklappe enthält einen Schritt, in welchem ein Signal des Druckpegels im Lufteinlaß abgetastet wird, einen weiteren Schritt zur Korrektur des abgetasteten Wertes durch Hinzufügen eines Wertes, der einer Differenz zwischen dem zuletzt abgetasteten Wert und einem vorhergehend abgetasteten Wert entspricht, zu dem zuletzt abgetasteten Wert und einen Schritt zum Steuern der Treibstoffzuführmenge entsprechend dem korrigierten Wert. Bei dem Verfahren ist ferner ein Schritt enthalten, in dem der Pegel des korrigierten Wertes auf einen vorbestimmten Wert begrenzt wird, wenn er größer als der vorbestimmte Wert zu werden droht, um die Erzeugung einer Übersteuerung des korrigierten Wertes zu verhindern, die sonst schädliche Auswirkungen auf das Luft/Treibstoff-Verhältnis besäße.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Bestandteils der Verbrennung in einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 33 11 892 bekannt. Bei diesem Verfahren werden Hauptparameter des Maschinenbetriebs kontinuierlich durch Fühler überwacht und entsprechend einem Kurbelwellensignal der oberen Totpunktstellung synchron zur Drehung der Maschinenkurbelwelle abgetastet. Die Treibstoffzuführmenge wird entsprechend einem korrigierten Wert der abgetasteten Größe bestimmt, was durch Hinzufügen des zuletzt abgetasteten Wertes zu einem Wert erreicht wird, der von dem Unterschied zwischen dem zuletzt abgetasteten Wert und einem vorher abgetasteten Wert abhängt.
Bei einem derartigen Steuerverfahren wird ein Unterdruckwert in dem Lufteinlaß der Maschine als Hauptparameter des Maschinenbetriebes beispielsweise mittels eines Absolutdruckfühlers erfaßt.
Wenn die Abgaswerte der Fühlerausgangssignale in der bereits beschriebenen Weise korrigiert werden, besteht ein Nachteil darin, daß eine Tendenz zum übermäßigen Ansteigen des korrigierten Wertes des zuletzt abgetasteten Wertes insbesondere dann aufzutreten pflegt, wenn der Betriebszustand der Maschine sich sehr rasch ändert, z. B. bei Vollgasbetrieb der Maschine. Wenn ein derartiges Ansteigen des korrigierten Wertes auftritt, wird die Treibstoffzuführmenge außerordentlich gesteigert, wodurch das Luft/Treibstoff-Verhältnis nachteilig beeinflußt wird, so daß sich ein überfettetes Gemisch für die Maschine ergibt.
Aus der DE-OS 32 18 777 ist ein Verfahren zur Regelung von Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem ein den Lastzustand der Brennkraftmaschine angebender Regelfaktor in Intervallen abgetastet wird und ein Änderungsbetrag des oder der Regelfaktoren bestimmt wird. Weiterhin werden die Änderungsrate des Änderungsbetrages ermittelt und in Abhängigkeit von Änderungsrate und Änderungsbetrag der Regelfaktor oder die Regelfaktoren korrigiert.
Auch bei diesem Verfahren kann ein übermäßiges Ansteigen des korrigierten Wertes auftreten, so daß als Folge davon ein überfettetes Gemisch für die Maschine gebildet wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Bestandteils der Verbrennung in einer Brennmaschine zu schaffen, bei dem ein übermäßiges Ansteigen des korrigierten Wertes, der zur Bestimmung der Grund-Treibstoffbedarfsmenge dient, vermieden wird, um das Entstehen eines überfetteten Gemisches während einer Übergangsphase des Maschinenbetriebs zu verhindern.
Diese Erfindung wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:
Fig. 1 eine graphische Darstellung der Veränderung des Abtastwertes und des korrigierten Wertes bei einem herkömmlichen Steuerverfahren,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines elektronisch gesteuerten Treibstoffzuführsystems, auf das das erfindungsgemäße Steuerverfahren für die Maschine anwendbar ist,
Fig. 3 ein Blockschaltbild des Aufbaus der Steuerschaltung im System nach Fig. 2, und
Fig. 4 ein Flußdiagramm des Betriebs der Steuerschaltung bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bevor in die Erklärung der vorzustellenden Erfindung eingetreten wird, wird beispielhaft mit Bezug auf Fig. 1 die Beziehung zwischen dem Abtastwert des Absolut-Unterdruckwertes im Lufteinlaß und dem korrigierten Wert des Abtastwertes mit Bezug auf Fig. 1 dargestellt.
Wenn bei einem Betriebszustand die Drosselklappe rasch bis zum vollen Wert geöffnet wird, fällt der Unterdruck im Lufteinlaß sehr rasch ab, und der Unterdruckwert stabilisiert sich bei einem in der Nähe des Umgebungsdruckes liegenden Druckwert. Der abgetastete Unterdruckwert ändert sich bei diesem Betriebszustand in der in Fig. 1 durch die ausgezogene Linie A dargestellten Weise. Da die Korrekturgröße des abgetasteten Wertes entsprechend dem Unterschied zwischen dem zuletzt abgetasteten und dem vorher abgetasteten Wert ansteigt, zeigt der korrigierte Wert eine sehr rasche Änderung, die größer als die Änderung des Abtastwertes ist. Weiter kann der korrigierte Wert, wie in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet, einen dem Umgebungsdruck entsprechenden Pegel C beim Überschießen überschreiten. Da ein derartiges Überschießen nicht wirklich vorhanden ist, aber die Treibstoffzuführmenge entsprechend dem korrigierten Wert verändert wird, ergibt sich eine schädliche Beeinflussung, d. h. ein fettes Luft/Treibstoff-Verhältnis in der bereits beschriebenen Weise.
In der schematischen Darstellung nach Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines elektronisch gesteuerten Treibstoffzuführsystems einer Brennkraftmaschine gezeigt, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren Verwendung finden kann. Die an einer Umgebungsluft-Einlaßöffnung 1 eintretende Einlaßluft wird einer Maschine 4 über ein Luftfilter 2 und einen Lufteinlaß 3 zugeführt. In dem Lufteinlaß 3 sitzt eine Drosselklappe 5, und die der Maschine zugeführte Treibstoffmenge wird entsprechend der Öffnung der Drosselklappe 5 gesteuert. In einem Abgas-Auslaß 8 der Maschine 4 ist ein Dreiwege-Katalysator-Wandler 9 zur Reduzierung der schädlichen Bestandteile wie CO, HC und NO_x im Maschinenabgas angeordnet. Eine EGR (Exhaust Gas Recirculation)- Leitung 10 ist als Verbindung von der Abgasleitung 8 zum Lufteinlaß 3 vorgesehen. Die Menge des durch die EGR- Leitung 10 strömenden Abgases wird durch ein EGR-Ventil 11 in der EGR-Leitung 10 gesteuert. Das Öffnungsverhältnis des EGR-Ventils 11 wird mittels eines Ventilelements 11 b entsprechend dem Druck gesteuert, der in einer Druckkammer 11 a des EGR-Ventils 11 herrscht. Die Druckkammer 11 a des EGR- Ventils 11 steht mit einem Teil des Lufteinlasses 3 in Strömungsrichtung nach der Drosselklappe 5 über eine Druckleitung 12 in Verbindung. Die Druckleitung 12 ist mit einem Dreiwege-Elektromagnetventil 13 versehen, das in seinem Ruhezustand eine Verbindung durch die Druckleitung 12 herstellt. Bei Beaufschlagung schließt das Dreiwege-Elektromagnetventil 13 die Druckleitung 12 an der Abstromseite der Drosselklappe 5 und gleichzeitig wird die Verbindung zwischen der Druckkammer 11 a und einer weiteren Umgebungsluft-Einlaßöffnung 14 über eine weitere Druckleitung 15 hergestellt. Eine Düse oder Engstelle 16 ist in der Druckleitung 12 an der der Abstromseite der Drosselklappe 5 zugelegenen Seite der Druckleitung 12 angebracht. In der weiteren Druckleitung 15 ist in ähnlicher Weise eine Mündung oder Engstelle 17 vorgesehen. Zum Erfassen der Anhebung des Ventilelementes 11 b des EGR- Ventils 11 ist ein Hubfühler 18 mit dem Ventilelement 11 b verbunden, um einer Steuerschaltung 26 ein Ausgangssignal zuzuführen.
Die Steuerschaltung 26 wird weiterhin mit Signalen von verschiedenen Fühlern beaufschlagt, z. B. einem Drosselklappen- Stellungsfühler 20, einem Absolut-Druckfühler 21, einem Kühlmittel- Temperaturfühler 22 und einem Kurbelwellen-Stellungsfühler 23. Der Drosselklappen-Stellungsfühler 20 ist meist in Form eines Potentiometers ausgeführt und erzeugt ein Spannungssignal, dessen Spannungspegel den Öffnungsgrad der Drosselklappe 5 bezeichnet. Der Absolutdruckfühler 21 ist in dem Lufteinlaß 3 in Strömungsrichtung nach der Drosselklappe 5 vorgesehen und erzeugt gleichfalls ein Spannungssignal, dessen Pegel von dem Druckpegel in dem Lufteinlaß 3 abhängt. Der Kühlmittel-Temperaturfühler erzeugt ein Spannungssignal, dessen Pegel von der Temperatur des Motorkühlmittels abhängt. Der Kurbelwellen-Stellungsfühler 23 erzeugt ein Impulssignal, wenn eine Kurbelwelle der Maschine 4 sich in einer vorbestimmten Winkelstellung befindet, die vor dem tatsächlichen oberen Totpunkt zwischen Auslaß- und Einlaßhub liegt. Die Steuerschaltung 26 erhält die Ausgangssignale der angeführten Fühler und erzeugt Ansteuersignale für das Dreiwege-Elektromagnetventil 13 und den Treibstoffinjektor 25. Außerdem erhält die Steuerschaltung 26 ein Ausgangssignal eines Umgebungsdruckfühlers 27, der den gerade herrschenden Umgebungsdruck erfaßt.
Anhand der Fig. 3 wird der Aufbau der Steuerschaltung 26 näher erklärt. Die Steuerschaltung 26 enthält eine Pegel- Korrekturschaltung 31, die die Pegel der Ausgangssignale des Hubfühlers 18, des Drosselklappen-Stellungsfühlers 20, des Absolutdruck-Fühlers 21, des Kühlmittel-Temperaturfühlers 22 und des Umgebungsdruck-Fühlers 27 einstellt. Die Ausgangssignale der genannten Fühler, deren Pegel in der Pegelkorrekturschaltung 31 korrigiert wurden, werden dann einem Eingangssignal-Umschaltkreis 32 zugeführt. Ein von diesem Eingangssignal-Umschaltkreis erzeugtes analoges Ausgangssignal wird dann einem Analog/Digital-Wandler 33 zugeführt.
Die Steuerschaltung 26 enthält weiter eine Wellen- oder Impulsformerschaltung 34, die die Impulsform des Ausgangssignales des Kurbelwellenstellungsfühlers 23 formt und ein TDC-Signal erzeugt, und einen Zähler 35, mit dem der Abstand der Impulse der TDC-Signale von der Impulsformerschaltung 34 bestimmt wird. Zum Ansteuern des Elektromagnetventils 13 und des Treibstoffinjektors 25 sind Ansteuerschaltungen 36 bzw. 37 in der Steuerschaltung 26 vorgesehen. Eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU 40 ist für die digitalen Rechenvorgänge nach einem vorbestimmten Programm vorgesehen, und ein Festwertspeicher ROM 41 zum Speichern der verschiedenen Verfahrenprogramme und von Nachschaudaten und ein Speichern mit freiem Zugriff RAM 42 sind ebenfalls vorgesehen. Der Eingangssignal- Umschaltkreis 32, der A/D-Wandler 33, der Zähler 35, die Ansteuerschaltungen 36 und 37, die CPU 40, der ROM 41 und der RAM 42 sind über einen Eingangs/Ausgangs-Datenleiter 43 miteinander verbunden. Das TDC-Signal von der Impulsformerschaltung 34 wird der CPU 40 zum Starten der Berechnung auf Grundlage einer TDC-Signal-Unterbrechung zugeführt. Zusätzlich zu den Programmen für den Betrieb der CPU 40 sind in ROM Daten einer Grund-Treibstoffeinspritz-Zeitdauer für den Betrieb des Treibstoffinjektors 25 entsprechend einem Grundwert für die Menge des der Maschine 4 zuführenden Treibstoffes gespeichert, und diese Tabelle wird in Abhängigkeit von dem Absolutdruckwert der Ansaugluft und der Motordrehzahl gelesen, und außerdem sind Daten einer Grund-EGR-Menge gespeichert, die ebenfalls in Abhängigkeit von dem Absolutdruck der Ansaugluft und der Motordrehzahl gelesen werden. Diese Speicherung geschieht in Form von Datentabellen.
Der Betrieb der Steuerschaltung 26 wird nun erklärt. Eine der Informationen: Öffnungsgrad des EGR-Ventils 11, Öffnungsgrad der Drosselklappe 5, Druck der Ansaugluft, Kühlmitteltemperatur und Umgebungsdruck wird wahlweise vom A/D-Wandler 33 über den Eingangs/Ausgangs-Datenleiter 43der CPU 40 zugeführt, und ebenfalls wird die durch den Zähler 35 erhaltene Drehzahlangabe über den Datenleiter 43 der CPU 40 zugeführt. Entsprechend einem vorbestimmten Betriebsprogramm liest die CPU 40 jede dieser angeführten Informationen und berechnet die Treibstoffeinspritz- Zeitdauer des Injektors 25 aus der angegebenen Datentabelle und einer vorbestimmten Rechenformel sowie die EGR-Menge synchron zum TDC-Signal auf Grundlage der angegebenen Informationen. Dementsprechend wird die Maschine 4 mit Treibstoff durch den Treibstoffinjektor 25 versorgt, der durch die Ansteuerschaltung 37 entsprechend der nach dem angegebenen Verfahren berechneten Treibstoffeinspritzdauer beaufschlagt wird, und gleichzeitig wird das Dreiwege-Elektromagnetventil 13 durch die Ansteuerschaltung 36 beaufschlagt, um den Druckwert in der Druckkammer 11 a des EGR-Ventils 11 zu verändern. Die Steuerung des Öffnungsgrades des EGR-Ventils 11 geschieht über die Veränderung des Einschaltverhältnisses des Drei-Wege-Elektromagnetventils 13.
Das Flußdiagramm in Fig. 4 zeigt die Reihenfolge der Betätigungen entsprechend dem erfindungsgemäßen Steuerverfahren, wie es durch die Steuerschaltung 26 ausgeführt und nachstehend erklärt wird.
Bei diesem Verfahren liest die CPU 40 den Absolutwert P _BA des Ansaugluftdruckes aus den Ausgangssignalen des A/D- Wandlers 33 im Schritt 51 als einen Ansaugluft-Absolutdruck P _Bn synchron zum TDC-Signal. Der abgetastete Wert P _Bn wird dann im RAM 42 zur Berechnung zur Zeit des letzten Impulses des TDC-Signals in einem Schritt 52 gespeichert, und ebenfalls für die Berechnung zum Zeitpunkt der folgenden beiden TDC-Signale, in einem Schritt 53. Nach diesen Operationen liest die CPU 40 einen vorhergehenden Abtastwert P _Bn-1 und den weiter vorhergehenden Abtastwert P _Bn-2 aus dem RAM 42 in einem Schritt 54 aus und bestimmt, ob ein Absolutwert |P _Bn - P _Bn-2| des Unterschiedes zwischen dem zuletzt abgetasteten Wert P _Bn und dem vorvorhergehenden Abtastwert P _Bn-2 größer als ein Wert ist, der eine vorbestimmte Verschiebungsgröße Δ P _BG ist, im Schritt 55. Falls |P _Bn-P _Bn-2| < Δ P _BG, wählt die CPU 40 den zuletzt abgetasteten Wert P _Bn als korrigierten Wert P _BA im Schritt 56 aus. Wenn andererseits |P _Bn - P _Bn-2| ≤Δ P _BG, errechnet die CPU 40 den korrigierten Wert P _BA durch einen Rechnungsvorgang, bei dem eine Konstante φ mit einer Differenz zwischen dem zuletzt abgetasteten Wert P _Bn und dem vorher abgetasteten Wert P _Bn-1 multipliziert wird und der zuletzt abgetastete Wert P _Bn zu dem Produkt hinzugefügt wird (Schritt 57). Deshalb kann der korrigierte Wert in diesem Fall als P _BA = P _Bn + φ (P _Bn-P _Bn-1) ausgedrückt werden. Dann entscheidet die CPU 40, ob der im Schritt 57 berechnete korrigierte Wert P _BA größer als ein vorbestimmter Wert P _BO ist, im Schritt 58. Falls P _BA > P _BO, wird der korrigierte Wert P _BA gleich dem vorbestimmten Wert P _BO in einem Schritt 59 gemacht, da sich dann der korrigierte Wert P _BA außerhalb des tatsächlichen Bereichs der abgetasteten Werte befindet. Falls andererseits P _BA < P _BO, wird der im Schritt 57 berechnete korrigierte Wert P _BA benutzt. Dann wird eine erforderliche Grund-Treibstoffeinspritz-Zeitdauer aus der Datentabelle im ROM 41 entsprechend der Maschinendrehzahlinformationen und dem korrigierten Wert P _BA bestimmt, wie er in den Schritten 56, 57 oder 59 berechnet bzw. festgestellt wurde. Die Treibstoffeinspritz-Zeitdauer zur Betätigung des Treibstoffinjektors wird berechnet durch Korrigieren der Grund-Treibstoffeinspritz-Zeitdauer entsprechend diesen Informationen wie z. B. Kühlmitteltemperatur, Drosselklappenöffnung und Umgebungsdruck (Schritt 60). Gleichzeitig wird die erforderliche Grund-EGR-Menge aus der in dem ROM gespeicherten Datentabelle nachgesehen, wo sie als erforderlicher EGR-Ventil-Hubwert entsprechend dem zuletzt abgetasteten Wert P _Bn und der Maschinendrehzahlinformation gespeichert ist. Dann wird der erforderliche EGR-Ventil-Hubwert so berechnet, daß die Grund-EGR-Menge entsprechend den Informationen wie Umgebungsdruck, Öffnungsgrad des EGR- Ventils und Öffnungsgrad der Drosselklappe korrigiert wird (Schritt 61). Ferner werden zur gleichen Zeit andere Steuerparameter, die sich aus dem Absolutwert des Ansaugdruckes außer der Treibstoff-Einspritz-Zeitdauer erhalten lassen, entsprechend dem zuletzt abgetasteten Wert P _Bn in diesem Schritt 61 berechnet. Durch wiederholtes Abfahren dieser Schritte wird der Betriebszustand der Maschine gesteuert. Es ist darauf hinzuweisen, daß der vorbestimmte Wert P _BO dem abgetasteten Wert des Umgebungsdruckes entspricht. Jedoch kann auch statt des angegebenen vorbestimmten Wertes P _BO ein Wert benutzt werden, der durch Abziehen einer Druckabfallkomponente für die Ansaugluft-Reibung auf dem Weg von dem Luftfilter 2 zum Ort des Absolutdruck- Fühlers 21, als Teil des Ansaugweges, von dem erfaßten Wert des Umgebungsdruckes erhalten wird.
Es zeigt sich aus der vorhergehenden Beschreibung, daß entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren der korrigierte Wert des Absolut-Unterdrucks der Ansaugluft gleich dem vorbestimmten Wert gemacht wird, wenn der korrigierte Wert größer als der vorbestimmte Wert wird. Deshalb bleibt die Treibstoffeinspritzmenge auch in dem Betriebszustand der Maschine, in dem sonst der korrigierte Wert des erfaßten Luftdruckwertes in dem Lufteinlaß größer als der Umgebungsdruck wird, bei einem richtigen Pegel, während sonst z. B. bei einer abrupten Änderung des Druckes in dem Ansaugweg, geschehen kann, daß der korrigierte Wert des erfaßten Druckes größer als der Umgebungsdruck wird. Damit werden die Größen der Steuerparameter der Maschine wie die Treibstoffzufuhrmenge und die EGR-Menge innerhalb zulässiger Pegel gehalten, und der Maschinenbetrieb verbessert.

Claims

1. Verfahren zum Steuern eines Bestandteils der Verbrennung in einer Brennkraftmaschine, die einen Lufteinlaß mit einer Drosselklappe besitzt, mit folgenden Schritten:

a) es wird ein Druckwert im Lufteinlaß der Maschine in Strömungsrichtung nach der Drosselklappe erfaßt und ein Drucksignal erzeugt;

b) es wird ein korrigierter Wert des Druckwertes errechnet durch Hinzufügen eines Wertes, der einem Unterschied zwischen einem zuletzt abgetasteten Wert des Drucksignals und einem vorhergehend abgetasteten Wert des Drucksignals entspricht, zu dem zuletzt abgetasteten Wert;

c) es wird eine der Brennkraftmaschine zuzuführende Treibstoffmenge auf Grundlage des korrigierten Wertes bestimmt;

gekennzeichnet durch den weiteren, nach dem Schritt b) und vor dem Schritt c) auszuführenden Schritt:
es wird der Pegel des korrigierten Wertes (P _BA ) auf einen vorbestimmten Wert (P _BO ) gesteuert, wenn der Pegel des korrigierten Wertes (P _BA ) größer als der vorbestimmte Wert (P _BO ) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Wert (P _BO ) einem Umgebungsdruckwert entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Unterschied entsprechende Wert durch Multiplizieren einer Konstante mit dem Unterschied erhalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Schritt mindestens eine Steuergröße für den zu verändernden Bestandteil auf Grundlage des im Lufteinlaß abgetasteten Wertes des Drucksignals (P _Bn ) statt des korrigierten Wertes (P _BA ) bestimmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergröße des Bestandteils der Verbrennung eine Menge von rückgeführtem Abgas der Maschine ist.