DE3546053C2

DE3546053C2 -

Info

Publication number: DE3546053C2
Application number: DE3546053A
Authority: DE
Inventors: Akimasa Tokio/Tokyo Jp Yasuoka
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1984-12-25
Filing date: 1985-12-24
Publication date: 1988-06-01
Also published as: US4683857A; GB2168754B; DE3546053A1; GB2168754A; JPS61149536A; JPH028131B2; GB8531725D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Betriebssteuergröße einer mit einem Auflader versehenen Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus DE-OS 33 18 779 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem bei einer mit einem Auflader versehenen Brennkraftmaschine die Drehzahl erfaßt wird, der absolute Druck im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine erfaßt wird und der Basiswert für die Betriebssteuergröße in Abhängigkeit von der erfaßten Drehzahl und dem erfaßten absoluten Druck bestimmt wird. Befindet sich jedoch eine derartige Brennkraftmaschine mit einem Auflader in einem Übergangszustand, beispielsweise beim Beschleunigen oder Verzögern, so ändert sich der Rückdruck in der Brennkraftmaschine aufgrund der Trägheit des Ansprechens des Aufladers in weiten Grenzen, so daß eine Betriebssteuergröße für die zuzuführende Kraftstoffmenge lediglich auf der Basis des erfaßten absoluten Drucks im Ansaugkanal und der Drehzahl der Brennkraftmaschine nicht zu optimalen Ergebnissen führt. Bei der Beschleunigung wird der Rückdruck der Brennkraftmaschine aufgrund der Verzögerung des Ansprechens des Aufladers höher als beim Normalbetriebszustand, selbst wenn der absolute Druck im Ansaugkanal im Vergleich zum Normalbetriebszustand gleich ist. Daher nimmt die der Brennkammer der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmenge ab, so daß sich in der Brennkammer ein überreiches oder zu fettes Brenngemisch bildet. Hierdurch nimmt der Kraftstoffverbrauch zu, die Abgascharakteristiken werden schlechter und die Abgabeleistung der Brennkraftmaschine wird herabgesetzt.

Bei einem Verzögerungszustand der Brennkraftmaschine nimmt die Drehzahl des Aufladers ebenfalls aufgrund seiner eigenen Trägheit in zeitlich verzögerter Weise ab, so daß der Rückdruck im Vergleich zum Normalbetriebszustand absinkt. In diesem Fall erhält man dann ein abgemagertes Brenngemisch in der Brennkammer, das zu Schwierigkeiten hinsichtlich den Abgascharakteristiken führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer Betriebssteuergröße einer mit einem Auflader versehenen Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, bei dem auch in den Übergangsbetriebszuständen, wie beim Beschleunigen und Verzögern, die Betriebssteuergröße optimal gesteuert wird.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist, in Verbindung mit den Merkmalen seines Kennzeichens gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich die Antriebsleistung in Übergangsbetriebszuständen, wie bei Beschleunigung und Verzögerung, dadurch verbessern, daß der Abgasdruck auf der Abgasseite der Brennkraftmaschine erfaßt wird und dieser erfaßte Abgasdruck zur Korrektur des erfaßten absoluten Drucks im Ansaugkanal hergenommen wird, um einen entsprechend korrigierten absoluten Druckwert zu bestimmen, der dann zur Bestimmung des Basiswerts der Betriebssteuergröße anstelle des erfaßten absoluten Drucks im Ansaugkanal genommen wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Steuerung einer Betriebssteuergröße einer mit einem Auflader versehenen Brennkraftmaschine zur Verdeutlichung des Steuerverfahrens,

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung des Verfahrensablaufes anhand eines Steuerprogramms,

Fig. 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Korrekturkoeffizienten C _EX zur Berücksichtigung des Rückdruckes, aufgetragen über der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne, und

Fig. 4 eine Tabelle für die Basiswerte Ti, die für die Ventilöffnungszeiten des Kraftstoffeinspritzventils bestimmt sind.

In den Fig. bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Brennkraftmaschine mit beispielsweise vier Zylindern. Mit der Maschine 1 ist ein Ansaugkanal 2 verbunden. Außerdem ist in dem Ansaugkanal eine Drosselklappe 3 vorgesehen, mit der ein Drosselklappenöffnungssensor 4 verbunden ist, wobei die Drosselklappenöffnung mit R _TH bezeichnet ist und der Sensor 4 eine Klappenöffnung der Drosselklappe 3 in ein elektrisches Signal umwandelt und das Signal an eine elektronische Steuereinheit 5, im folgenden mit ECU bezeichnet, abgibt. Darüber hinaus ist in dem Ansaugkanal 2 ein Kraftstoffeinspritzventil 6 angeordnet, das elektrisch mit ECU 5 verbunden ist, so daß die Ventilöffnungszeit für die Kraftstoffeinspritzung entsprechend einem von ECU 5 erzeugten Signal gesteuert wird.

In einem Abgaskanal 10 der Maschine ist eine Turbine 7 a eines Aufladers 7 angeordnet. Die Turbine 7 a wird durch einen Abgasdruck von der Maschine 1 angetrieben und durch ihre Rotation wird ein Kompressor 7 b angetrieben, der in dem Ansaugkanal 2 stromaufwärts der Drosselklappe 3 angeordnet und mit der Turbine 7 a durch eine Welle 7 c verbunden ist.

Stromabwärts der Drosselklappe 3 sind ein Absolutdrucksensor 9 bzw. P _BTC-Sensor und ein Absolutdrucksensor 9′ bzw. P _BNA-Sensor vorgesehen und mit dem Anaugkanal 2 durch Leitungen 8 bzw. 8′ verbunden. Der P _BTC-Sensor 9 und der P _BNA- Sensor 9′ sind jeweils zur Ladedruckmessung (Hochdruckmessung) und zur Niedrigdruckmessung vorgesehen, um den Druck im Ansaugkanal 2 genau zu messen, weil der Druck der Ansaugluft aufgrund des Vorhandenseins des Aufladers 7 der Maschine 1 in einem weiten Bereich variiert. Die Sensoren 9 und 9′ erzeugen jeweils ein Signal, das den absoluten Druck in dem Ansaugkanal 2 der ECU 5 anzeigt.

An der Maschine 1 ist ein Drehzahlsensor 11 bzw. Ne -Sensor um die Nockenwelle oder die nicht dargestellte Kurbelwelle der Maschine herum befestigt. Der Maschinendrehzahlsensor 11 gibt ein Kurbelwinkelpositionssignal - im folgenden mit TDC-Signal bezeichnet - bei einer vorbestimmten Kurbelwinkelposition bei jeder 180°-Drehung der Maschinenkurbelwelle ab, nämlich in einer Kurbelwinkelposition vor einem vorbestimmten Kurbelwinkel in Bezug auf den oberen Totpunkt TDC beim Start des Ansaugtaktes in jedem Zylinder. Dieses TDC-Signal wird der ECU 5 zugeführt.

An dem Abgaskanal 10 ist durch eine Leitung 12 ein Abgasdrucksensor 13 bzw. P _EX-Sensor angebracht. Er erzeugt ein Abgasdrucksignal für ECU 5.

Mit ECU 5 sind auch andere Maschinenbetriebsparametersensoren 14 verbunden, beispielsweise ein Kühlflüssigkeitstemperatursensor und ein Atmosphärendrucksensor. Die anderen Parametersensoren 14 liefern abgetastete Signale an die ECU 5.

Die ECU 5 setzt sich zusammen aus einem Eingabeschaltkreis 5 a, der so funktioniert, daß er für einige der eingegebenen Signale, die von den verschiedenen Sensoren erzeugt werden, eine Wellenformung bewirkt, um den Spannungspegel der anderen eingegebenen Signale auf einen vorbestimmten Pegel zu korrigieren oder einen Analogsignalwert in einen Digitalsignalwert umwandelt, aus einer zentralen Verarbeitungseinheit 5 b, die im folgenden mit CPU bezeichnet wird, aus einer Speichereinrichtung 5 c, die verschiedene in der CPU 5 b auszuführende Betriebsprogramme und Betriebsergebnisse speichert, und aus einem Ausgabeschaltkreis 5 d, der ein Antriebssignal für das Kraftstoffeinspritzventil 6 erzeugt.

Die CPU 5 b berechnet eine Öffnungszeit T _OUT des Kraftstoffeinspritzventils 6 auf der Basis von Maschinenbetriebsparametersignalen, die von den verschiedenen Sensoren erzeugt und in den Eingabeschaltkreis 5 a eingegeben werden, und entsprechend einem Programm, das in der Fig. 2 als Flußdiagramm dargestellt ist und im folgenden beschrieben wird.

Die Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm eines Programms, das benutzt wird, wenn durch die ECU 5 eine Steuerung der Öffnungszeit des Kraftstoffeinspritzventils erfolgt. Dieses Programm wird bei jeder Erzeugung Des TDC-Signals durch den Ne-Sensor 11 ausgeführt.

Zuerst werden ein durch den Maschinendrehzahlsensor 11 erfaßter Maschinendrehzahlwert Ne, ein durch die Absolutdrucksensoren 9, 9′ erfaßter Ansaugkanalabsolutdruckwert P _BA und ein durch den Abgasdrucksensor 13 erfaßter Abgasdruckwert P _EX in die ECU 5 eingegeben und in der Speichereinrichtung 5 c gespeichert (Schritt 1), dann schreitet das Programm zum Schritt 2 fort.

Beim Schritt 2 wird ein Rückdruckkorrekturkoeffizient C _EX entsprechend der Maschinendrehzahl Ne aus einer in Fig. 3 gezeigten C _EX-Tabelle ausgelesen, und der Ansaugkanalabsolutdruckwert P _BA wird entsprechend korrigiert, wobei eine Kraftstoffmenge entsprechend einer in eine Brennkammer eingebrachten tatsächlichen Frischluftmenge berechnet wird.

Die Berechnung wird in folgender Weise ausgeführt:

Die Frischluftmenge Q ist durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt:

in der e ein Kompressionsverhältnis, V _ST ein Taktvolumen, P _BA den Absolutdruck im Ansaugkanal und P _R den Rückdruck bedeuten.

Der Rückdruck P _R ist durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt:

in der T _BA die Temperatur im Ansaugkanal, T _EX die Temperatur im Abgaskanal und P _EX den erfaßten Wert des Abgasdruckes bedeuten.

Folglich wird die Frischluftmenge Q durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt:

Wenn die Konstante

und der Korrekturkoeffizient

gesetzt werden, drückt sich die Frischluftmenge Q durch die folgende Gleichung (4) aus:

Q = A(P _BA - C _EX × P _EX) (4)

Im allgemeinen nimmt bei Zunahme der Maschinendrehzahl Ne die Ansaugluftmenge ab, so daß die innere Ansaugkanaltempertur T _BA fällt, während die innere Abgaskanaltemperatur T _EX zunimmt. Folglich nimmt der Korrekturkoeffizient

mit der Zunahme der Maschinendrehzahl graduell ab, so wie es in dem C _EX-Diagramm in Fig. 3 gezeigt ist. Im tatsächlichen C _EX-Diagramm differiert seine charakteristische Kurve entsprechend den Maschinenspezifikationen u. s. w., so daß sie für jede einzelne Maschine durch Experiment bestimmt wird.

Wenn das Programm zum Schritt 3 fortschreitet, wird der innere Ansaugkanalabsolutdruckwert P _BA entsprechend dem erfaßten Wert des Abgasdruckes P _EX durch die folgende Gleichung (5) korrigiert:

P _BAC = P _BA - C _EX × P _EX (5)

in welcher P _BAC den effektiven inneren Ansaugkanalabsolutdruckwert bedeutet.

Aus der Gleichung (5) ist zu entnehmen, daß der P _BAC-Wert entsprechend der Zunahme und Abnahme des P _EX-Wertes oder Rückdruckes abnimmt bzw. zunimmt. Folglich dient der Schritt 3 zur Kompensation einer Variation der in die Brennkammer eingebrachten Ansaugluftmenge, die durch eine Änderung im Rückdruck aufgrund eines Übergangs vom Normalbetriebszustand in den Übergangsbetriebszustand verursacht wird.

Dann schreitet das Programm zum Schritt 4 fort, in welchem als Basiswert eine Basisventilöffnungszeit Ti entsprechend der Maschinendrehzahl Ne und dem im obigen Schritt 3 gesetzten effektiven inneren Ansaugkanalabsolutdruck aus der in Fig. 4 gezeigten Ti -Tabelle ausgelesen wird, und dann schreitet die Ausführung zum Schritt 5 fort.

Beim Schritt 5 werden entsprechend den von den verschiedenen Sensoren erzeugten vorausgehenden Maschinenbetriebsparametersignalen ein Korrekturkoeffizient K₁ und eine Korrekturvariable K₂ bestimmt. Der Koeffizient K₁ und die Variable K₂ werden auf der Basis vorbestimmter arithmetischer Ausdrücke so berechnet, daß optimaler Kraftstoffverbrauch und optimale Abgascharakteristiken entsprechend den Betriebszuständen der Maschine erzielt werden.

Dann schreitet das Programm zum Schritt 6 fort, bei welchem eine Öffnungszeit T _OUT des Kraftstoffeinspritzventils 6 durch die folgende Gleichung (6) berechnet wird:

T _OUT = Ti × K₁ + K₂ (6)

Entsprechend der auf diese Weise bestimmten Ventilöffnungszeit T _OUT erzeugt der Ausgabeschaltkreis 5 d in der ECU 5 ein Antriebssignal für das Kraftstoffeinspritzventil 6 zur Steuerung der Öffnungszeit dieses Ventils (Schritt 7).

Obwohl in dieser Ausführungsform als Betriebssteuergröße die zuzuführende Kraftstoffmenge angenommen ist, kann beispielsweise auch die Ansaugluftmenge die Betriebssteuergröße sein.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung einer Betriebssteuergröße einer mit einem Auflader versehenen Brennkraftmaschine mit folgendern Schritten:

- Erfassen der Drehzahl der Brennkraftmaschine,
- Erfassen des absoluten Drucks in einem Ansaugkanal der Brennkraftmaschine stromabwärts von dem Auflader und einer Drosselklappe und
- Bestimmen eines Basiswerts für die Betriebssteuergröße in Abhängigkeit von der erfaßten Drehzahl und einem Wert des absoluten Drucks,

dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasdruck (P _EX) erfaßt wird, ein Korrekturwert (C _EX × P _EX) für den absoluten Druck im Ansaugkanal entsprechend dem erfaßten Abgasdruck (P _EX) ermittelt wird, der erfaßte absolute Druck (P _BA) im Ansaugkanal (2) mit dem so ermittelten Korrekturwert korrigiert wird, und der Basiswert (Ti) in Abhängigkeit von der erfaßten Drehzahl (Ne) und dem korrigierten Druckwert (P _BAC) des erfaßten absoluten Drucks (P _BA) im Ansaugkanal bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturwert für den absoluten Druck in dem Ansaugkanal außerdem entsprechend dem erfaßten Wert der Maschinendrehzahl bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebssteuergröße die zuzuführende Kraftstoffmenge ist.