DE4215581B4

DE4215581B4 - System zur Steuerung einer magnetventilgesteuerten Kraftstoffzumeßeinrichtung

Info

Publication number: DE4215581B4
Application number: DE4215581A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Laufer; Werner Dipl.-Ing. Fischer; Joachim Dipl.-Ing. Berger; Dietbert Dipl.-Ing. Schoenfelder; Roland Dipl.-Ing. Dr. Gronenberg
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-05-12
Filing date: 1992-05-12
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2012-05-13
Also published as: ITMI930856A0; GB9309405D0; JP3302774B2; JPH0610742A; US5386810A; ITMI930856A1; FR2691207A1; GB2266975A; DE4215581A1; FR2691207B1; IT1272426B; GB2266975B

Abstract

System zur Steuerung einer magnetventilgesteuerten Kraftstoffzumesseinrichtung, insbesonders für eine Dieselbrennkraftmaschine, wobei in Abhängigkeit von einer Drehzahl (NM) und einer Last (Q) eni Ansteuersignal voegebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Drehzahl (NM) ein Drehzahlwert (NZM-1 ) der vorhergehenden Zumessung verwendet wird, wobei dieser Drehzahlwert (NZM-1), der einer über das Zumessintervall der vorhergehenden Zumessung gemittelten Drehzahl entspricht, ausgehend von einer Einspritzdauer und den Winkelstellungen bei Beginn und Ende der vorhergehenden Zumesssung vorgegeben wird, wobei diese winkelstellungen ausgehend von den Zeitpunkten des Ansteuerbeginns und des Ansteuerendes oder zusgehend von den Zeitpunkten des Einsprizbeginns und des Einspritzendes der vorhergehenden Zumessung berechnet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung einer magnetventilgesteuerten Kraftstoffzumeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches System zur Steuerung einer magnetventilgesteuerten Kraftstoffzumeßeinrichtung ist zum Beispiel aus der DE 40 04 110 A1 bekannt. Dort wird ein System zur Steuerung einer magnetventilgesteuerten Kraftstoffzumeßeinrichtung, insbesondere für eine Dieselbrennkraftmaschinejbeschrieben. Bei dieser Einrichtung werden in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Last Steuersignale zur Bestimmung der Kraftstoffmenge vorgegeben. Bei solchen Systemen ist es notwendig, daß die Drehzahl möglichst präzise erfaßt wird.

Aus der US 4,642,773 ist ein System zur Steuerung einer magnetventilgesteuerten Kraftstoffzumesseinrichtung bekannt. Bei solchen Systemen bestimmt der Förderwinkel die einzuspritzende Kraftstoffmenge. Um eine genaue Winkelsteuerung der Kraftstoffmenge gewährleisten zu können, wird das Förderende als Winkelgröße ausgegeben. Der Ansteuerimpuls für das Magnetventil muss in eine Zeitgröße (Ansteuerzeitpunkt) umgerechnet werden. Hierzu werden die Impulse des Inkrementrades abgezählt. Liegt das Ende der Zumessung zwischen zwei Impulsen, so wird zur Bestimmung des genauen Zeitpunktes zwischen diesen Inkrementen interpoliert. Dies bedeutet, dass der Förderwinkel in ganzzahlige Vielfache der Inkrementabstände aufgeteilt wird und der verbleibende Restwinkel mittels eines Drehzahlwertes in eine Zeit umgerechnet wird. Zur Umrechung verwendet diese Einrichtung eine mittlere Drehzahl, die mittels eines Korrekturfaktors korrigiert wird.

Die EP 0 367 973 A1 beschreibt ein Verfahren zur Drehzahlerfassung. Dabei sollen Drehzahländerungen, die auf einer Beschleunigung oder einer Verzögerung des Fahrzeugs beruhen, erkannt und von Drehungleichförmigkeiten unterschieden werden. Dabei werden Drehzahlwerte für verschiedene Arbeitsspiele abgespeichert. Beim darauf folgenden Arbeitsspiel werden die neuen Werte und die alten Werte verglichen und für Regelzwecke ausgewertet. Ein Hinweis, dass ein entsprechendes gewonnenes Drehzahlsignal zum Auslesen eines Kennfeldwertes für den Förderwinkel verwendet wird, kann dieser Schrift nicht entnommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem System zur Steuerung einer magnetventilgesteuerten Kraftstoffzumeßeinrichtung der eingangs genannten Art eine möglichst präzise Erfassung der Drehzahl zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Vorteile der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäßen System ist eine wesentlich präzisere Erfassung der Drehzahl, die zur Berechnung der Ansteuersignale herangezogen wird, möglich.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert. Es zeigen 1 eine schematische Darstellung des Systems zur Steuerung einer Kraftstoffzumeßeinrichtung, 2 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Systems sowie 3 den Verlauf der momentanen Drehzahl über drei Zumessungen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Es sind Systeme zur Steuerung einer magnetventilgesteuerten Kraftstoffzumeßeinrichtung bekannt. Bei diesen Systemen werden. wenigstens abhängig von der Last und der Drehzahl Ansteuersignale für das Magnetventil vorgegeben.
Ein solches System ist schematisch in 1 dargestellt. Eine Magnetventilendstufe 40 erhält Signale von einer elektronischen Steuereinheit 30. Die elektronische Steuereinheit 30 besteht im wesentlichen aus einem Zumeßrechner 120, Kennfeldern K1, K2 und einem Rechner 110. Zum Zumeßrechner 120 gelangt ein Signal eines Drehzahlsensors 125, der die Momentandrehzahl N der Nockenwelle erfaßt. Desweiteren werden dem Zumeßrechner 120 Signale, die den gewünschten Förderwinkel WD und den gewünschten Förderbeginn WB angeben, zugeleitet. Diese Signale entstammen je einem Kennfeld K1, K2. Als Eingangsgröße für die Kennfelder K1 und K2 dienen die mittlere Drehzahl NM und die gewünschte Kraftstoffmenge Q. Die gewünschte Kraftstoffmenge Q entstammt einem Rechner 110, der die gewünschte Kraftstoffmenge Q abhängig von verschiedenen Eingangsgrößen berechnet. Hierzu erhält der Rechner 110 Signale von verschiedenen Sensoren 80 zugeleitet.
Ausgehend von den von den Sensoren 80 erfaßten Größen, wie mittlere Drehzahl NM, Temperatur T, Fahrpedalstellung FP und weiteren Betriebskenngrößen berechnet der Rechner 110 die gewünschte Einspritzmenge Q. Abhängig von dieser Einspritzmenge Q und der mittleren Drehzahl NM wird aus dem Kennfeld K1 der Förderwinkel WD ausgelesen. Der Förderwinkel WD bestimmt unmittelbar die einzuspritzende Kraftstoffmenge. Dies ist der Winkel, der von der Nockenwelle durchlaufen wird, während die Kraftstoffpumpe fördert.
Aus dem zweiten Kennfeld K2 wird abhängig von der Einspritzmenge Q und der mittleren Drehzahl NM der Förderbeginn WB ausgelesen. Dies ist der Winkel, bei dem die Einspritzung beginnen soll.
Die mittlere Drehzahl NM kann von unterschiedlichen Sensoren abgeleitet werden. In der Regel ist dies ein Sensor, der Impulse eines Impulsrades auf der Kurbelwelle bzw. auf der Nockenwelle erfaßt. Bei herkömmlichen Systemen wird die Drehzahl über einen größeren Winkelbereich bzw. über mehrere Umdrehungen der Nockenwelle gemittelt.
Im Rahmen der Applikation werden diese Kennfelder auf einer Prüfeinrichtung ausgemessen. Hierzu wird die Pumpe von einem Elektromotor mit konstanter Drehzahl angetrieben und die dabei eingespritzte Kraftstoffmenge erfaßt.
Wird die Pumpe direkt von der Brennkraftmaschine angetrieben, so schwankt die Drehzahl sehr stark. Dieser Drehzahlverlauf ist in 3 dargestellt. Die Zumessung erfolgt dabei kurz vor dem Minimum des Drehzahlverlaufs. Die Drehzahl, die sich durch Auswerten der bekannten Drehzahlsensoren ergibt, ist üblicherweise größer, als die Drehzahl während der Zumessung. Da das Kennfeld mit konstanter Drehzahl appliziert wurde, sollte die Drehzahl die zum Auslesen der Kennfeldwerte verwendet wird, der bei der Applikation verwendeten Drehzahl entsprechen. Ist dies nicht der Fall, so ergeben sich erhebliche Abweichungen von der gewünschten einzuspritzenden Menge.
Der Zumeßrechner 120 setzt die Winkelsignale WD, WB mit Hilfe der momentanen Drehzahl N in Zeitgrößen um. Diese Zeitgrößen bestimmen zu welchem Zeitpunkt das Magnetventil mit Spannung beaufschlagt wird. Der Zumeßrechner legt also die Zeitpunkte fest, bei denen sich die am Magnetventil anliegende Spannung ändert. Diese Werte gelangen zu der Endstufe 40, die sie in ein Ansteuersignal für das Magnetventil umsetzt.
Um die oben beschriebenen Nachteile der ungenauen Kraftstoffzumessung zu kompensieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der aktuelle Drehzahlwert während des Zumeßintervalls zur Kennfeldberechnung verwendet wird. Da dieses Signal bei der Kennfeldberechnung noch nicht vorliegt, wird der entsprechende Wert der vorherigen Zumessung benutzt.
Um ein gutes dynamisches Verhalten zu erzielen, müssen Beschleunigungen und Verzögerungen berücksichtigt werden. Dies erfolgt dadurch, daß ein Drehzahlgradient DN ermittelt wird, mit dem der Drehzahlwert NZM-1 der vorhergehenden Zumessung korrigiert wird. Der Drehzahlgradient DN ist ein Maß für die Änderung der Drehzahl während eines Verbrennungszykluses.
Im folgenden soll anhand der 2 beschrieben werden, wie die zur Kennfeldberechnung benötigte Drehzahl NM bestimmt wird. In einem ersten Schritt 200 wird der Drehzahlwert NIM-1 eines bestimmten Inkrementes in einer definierten Lage der Kurbelwelle bzw. der Nockenwelle erfaßt. Anschließend wird der Drehzahlwert NZM-1 während der Zumessung im Schritt 210 erfaßt. Hierzu wird ein Signal das den Zeitpunkt des genauen Einspritzbeginns und des genauen Einspritzendes angibt, erfaßt. Hierzu können Sensorsignale erfaßt werden, die die Stellung des Magnetventils oder eines Einspritzventils angeben. Es ist aber auch möglich, daß ausgehend von dem durch das Magnetventil fließenden Strom, bzw von dem an dem Magnetventil anliegenden Spannung die Zeitpunkte erkannt werden, bei denen das Magnetventil öffnet oder schließt. Diese Signale sind ein Maß für den tatsächlichen Förderbegin bzw Einspritzbeginn und für das Förderende bzw Einspritzende. Mittels einer Interpolation bzw. mittels einer Extrapolation wird die jeweilige Winkellage sehr präzise berechnet. Ausgehend von der Winkelstellung bei Beginn und Ende der Einspritzung und der Einspritzdauer ergibt sich dann der Drehzahlwert während der Zumessung. Dieser Drehzahlwert entspricht einer über das Zumeßintervall gemittelten Drehzahl.
Im Schritt 220 wird dann der Drehzahlwert NIM bei der gleichen definierten Lage der Kurbelwelle, wie bei der vorhergehenden Zumessung, erfaßt. Anschließend wird ausgehend von dem für die Zumessung M-1 erfaßten Drehzahlwert NIM-1 und dem im Zumeßzyklus M erfaßten Drehzahlwert NIM der Drehzahlgradient DN berechnet (230). Im einfachsten Fall wird hier lediglich die Differenz der beiden Drehzahlwerte bestimmt. Der Drehzahlgradient DN wird also ausgehend von zwei Drehzahlwerten NIM-1 und NIM über zwei Inkremente erfaßt. Diese beiden Inkremente haben die gleiche Phasenlage bei zwei aufeinanderfolgenden Zumessungen. Die letzte dieser beiden Zumessungen ist dabei die Zumessung deren Ansteuersignale berechnet werden. Die Inkremente mit definierter Phasenlage besitzen bei einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern einen Abstand von 90° und bei einer Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern einen Abstand von 60°. Allgemein gilt, daß diese Inkremente bei einer Brennkraftmaschine mit z Zylindern 360°/z auseinander liegen.
Im Schritt 240 wird dann der Drehzahlwert NZM, der zur Kennfeldberechnung benötigt wird, ausgehend von dem Drehzahlwert NZM-1 während der Zumessung bei dem vorherigen Zumeßzyklus M-1 sowie dem Drehzahlgradient DN berechnet.
In 3 ist nun der Drehzahlverlauf für drei Verbrennungszyklen aufgetragen. Es ist vorgesehen, daß auf der Kurbelwelle und/oder auf der Nockenwelle ein Inkrementrad angebracht ist. Dieses Inkrementrad weist mehrere Markierungen auf. Die Markierungen sind vorzugsweise in einem Abstand von ca 3° angeordnet. Ein Sensor erfaßt diese Markierungen und liefert in vorgegebenen Abständen Impulse, die mit den kleinen senkrechten Strichen markiert sind. Diese Abstände werden üblicherweise als Inkremente bezeichnet.
Zur Berechnung der Drehzahl NM werden die Drehzahlen über einzelne Inkremente ausgewertet. Die Inkremente eines Verbrennungszyklus werden mit dem Index I und die einzelnen Verbrennungszyklen werden mit dem Index M bezeichnet. Mit dem Index I ist dasjenige Inkrement bezeichnet, bei dem jeweils die Drehzahl NIM mit definierter Phasenlage erfaßt wird. Mit dem Index M ist der Verbrennungszyklus bezeichnet, für den die Ansteuersignale für das Magnetventil zu berechnen sind. Zur Berechnung des Drehzahlgradienten werden daher die Drehzahlen N_IM-1 sowie N_IM ausgewertet.
Weiterhin sind mit längeren senkrechten Strichen die Zumeßintervalle angegeben. Zu beachten ist, daß der Beginn und das Ende der jeweiligen Zumessung nicht unbedingt mit den Inkrementen übereinstimmen muß. Zur Erfassung des Drehzahlwertes über eine Zumessung NZM bzw. NZM-1 wird wie bereits beschrieben der Abstand zwischen Beginn und Ende der Zumessung ausgewertet.
Um eine weitere Verbesserung des Drehzahlsignals zu erhalten, ist bei einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß zur Berechnung des Drehzahlgradienten gefiltert wird. Hierzu wird nicht nur der Drehzahlwert NIM über ein Inkrement erfaßt, sondern es werden die Drehzahlwerte NIM über mehrere Inkremente gemittelt. Dies läßt sich zum Beispiel dadurch realisieren, daß im Schritt 220 Drehzahlwerte über mehrere Inkremente erfaßt werden. Dies bedeutet, es werden die Drehzahlwerte NIM, N(I-1)M, N(I-2)M, .... erfaßt und aufsummiert und hieraus der Mittelwert gebildet.
Vorzugsweise erfolgt die Berechnung der Drehzahlwerte für jeden Zylinder getrennt.

Claims

System zur Steuerung einer magnetventilgesteuerten Kraftstoffzumesseinrichtung, insbesonders für eine Dieselbrennkraftmaschine, wobei in Abhängigkeit von einer Drehzahl (NM) und einer Last (Q) eni Ansteuersignal voegebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Drehzahl (NM) ein Drehzahlwert (NZM-1 ) der vorhergehenden Zumessung verwendet wird, wobei dieser Drehzahlwert (NZM-1), der einer über das Zumessintervall der vorhergehenden Zumessung gemittelten Drehzahl entspricht, ausgehend von einer Einspritzdauer und den Winkelstellungen bei Beginn und Ende der vorhergehenden Zumesssung vorgegeben wird, wobei diese winkelstellungen ausgehend von den Zeitpunkten des Ansteuerbeginns und des Ansteuerendes oder zusgehend von den Zeitpunkten des Einsprizbeginns und des Einspritzendes der vorhergehenden Zumessung berechnet werden.
System nach Anapruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der bestimmung der Ansteuersignale ausgehend von wenigstens der Drehzahl (NM) und der Last (Q) ein Förderwinkel vorgebbar ist, der die Einspritzdauer festlegt.
System nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlwert (NZM-1) während der vorhergehenden Zumessung mittels eines Drehzahlgradienten (DN) korrigiert wird.
Systsm nach Anspruch 3, dadurch gekenzeichnet, dass der Drehzahlgradient (DN) ausgehend von zwei Drehzahlwerten (NIM, NIM-1) über zwei Inkremente vorgebbar ist, wobei die beiden Inkremente die gleichen Phasenlagen bei zwei aufeinander folgenden Zumessungen aufweiswn.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese Inkremente bei einer Brennkraftmaschine mit Zylindern 360°/z auseinander liegen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dia Drehzahlwerte (NIM) über mehrere Inkremente gemittelt werden.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung zylinderspezifisch erfolgt.