EP0760056A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer brennkraftmaschine

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EP0760056A1
EP0760056A1 EP95915778A EP95915778A EP0760056A1 EP 0760056 A1 EP0760056 A1 EP 0760056A1 EP 95915778 A EP95915778 A EP 95915778A EP 95915778 A EP95915778 A EP 95915778A EP 0760056 A1 EP0760056 A1 EP 0760056A1
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EP
European Patent Office
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internal combustion
combustion engine
air supply
controlling
throttle valve
Prior art date
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EP95915778A
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English (en)
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EP0760056B1 (de
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Eckart Damson
Martin Klenk
Stefan Miller
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP0760056B1 publication Critical patent/EP0760056B1/de
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
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    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1475—Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
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    • F02D2250/21—Control of the engine output torque during a transition between engine operation modes or states
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling an internal combustion engine according to the generic terms of the independent claims.
  • a method and a device for controlling an internal combustion engine is known from DE-OS 38 08 696 (US Pat. No. 5,014,668).
  • the internal combustion engine is operated in the lower and middle load range with excess air, that is to say with a lean air / fuel mixture ( ⁇ > 1).
  • a throttle valve that is to say the air supply to the internal combustion engine, is adjusted such that essentially a stoichiometric mixture ( ⁇ - 1) is obtained.
  • the adjustment of the throttle valve in order to move from operation with a lean operation to operation with a stoichiometric mixture or vice versa is carried out gradually within a predetermined period of time in order to rule out torque jumps.
  • the gradual transition can result in high pollution levels in the exhaust gas, so that a gradual adjustment of the throttle valve can have unfavorable consequences in some operating conditions.
  • the aim of the procedure according to the invention is to specify the conditions under which a change in the mode of operation appears suitable, i.e. e.g. in which operating states to select one or the other operating mode and on the basis of which signals or signal profiles the transition is recognized.
  • the throttle valve is controlled electrically in all operating areas, that is to say a so-called electronic accelerator pedal system is used.
  • a so-called electronic accelerator pedal system is used.
  • a second throttle valve which can be actuated electrically from its fully open to its closed position is provided for traction control. This is generally in the fully open position and is actuated in the direction of closing when the drive wheels of the vehicle slip in order to reduce the power of the internal combustion engine.
  • the procedure according to the invention provides a control system for an internal combustion engine, which controls a transition from an operating mode with a lean mixture composition in the first operating states to an operating state. type with stoichiometric mixture composition in second operating states without torque jump and increased pollutant emissions guaranteed.
  • an option for intervening in the air supply for realizing the procedure according to the invention is advantageously specified, which can be provided without great effort and which influences the air supply to the internal combustion engine to a sufficient extent for realizing the transition.
  • FIG. 1 shows an overview block diagram of a control for an internal combustion engine, in which the inventive Procedure is implemented.
  • FIG. 2 shows an overview block diagram of the control unit for implementing the procedure according to the invention, while FIG. 3 shows typical time profiles of suitable operating variables of the internal combustion engine or of the motor vehicle.
  • FIG. 4 finally shows a flow chart as an example of a realization of the procedure according to the invention as a computer program.
  • FIG. 1 shows a preferred exemplary embodiment of a control device for an internal combustion engine, in which the procedure according to the invention is implemented.
  • the internal combustion engine 10 has an air intake system 12 and an exhaust system 1.
  • a first throttle valve 16 is arranged in the air intake system 12 and is connected via a mechanical connection 18 to an operating element 20 that can be actuated by the driver, an accelerator pedal.
  • the accelerator pedal 20 or the throttle valve itself is biased in a known manner against its rest position by means of a spring.
  • a second throttle valve 22 is attached in the intake system, which is connected to an electric motor 26 via a mechanical connection 24.
  • the throttle valve 22 is biased into its fully open position by a spring 28.
  • one or more injection valves 30 are provided for the fuel metering.
  • a control unit 32 receives from a sensor 34 determining the air supply to the internal combustion engine (air quantity, mass, pressure or throttle valve position sensor) via a line 36 a measure of the air supply to the internal combustion engine.
  • the throttle valve 16 is connected to a position sensor 40 via a mechanical connection 38 Detection of the position of the throttle valve 16 connected, whose output line 42 leads to the control unit 32.
  • the throttle valve 22 is also connected via a mechanical connection 44 to a throttle valve position sensor 46, the output line 48 of which leads to the control unit 32.
  • the position sensors are potentiometers.
  • the internal combustion engine also has a speed sensor 50, which is connected to the control unit 32 via a line 52.
  • At least one exhaust gas sensor 54 is provided, which is connected to the control unit 32 via a line 56. Furthermore, the control unit 32 has further input lines 58 to 60, which it connects to measuring devices 62 to 64 for further operating variables of the internal combustion engine and / or vehicle. As the output line, the control unit 32 has the line 66, which connects it to the at least one injection valve 30 for controlling the fuel metering. Furthermore, an output line 68 is provided which leads to the electric motor 26 for actuating the throttle valve 22. In addition to influencing the fuel metering and the throttle valve 22, an influencing of the ignition angle (not shown for reasons of clarity) and possibly regulation of the idle position of the throttle valve 16 are provided.
  • a so-called electronic accelerator pedal system is provided in another advantageous embodiment, which is not shown for reasons of clarity, in which a single throttle valve is set electrically depending on the position of the accelerator pedal.
  • the throttle valve 16 is connected via a mechanical connection to an electric servomotor, which is connected via a control line from the control unit 32 is operated.
  • a signal for the position of the throttle valve is fed to the control unit 32 via the position transmitter 40 and the line 42.
  • the elements 68, 26, 24, 22, 28, 44, 46, 48 from FIG. 1 are omitted.
  • individual throttle valves are provided which influence the air supply to individual cylinders or throttle valves for so-called duct shutdown can be provided which influence the air supply to a predetermined number of cylinders.
  • duct shutdown can be provided which influence the air supply to a predetermined number of cylinders.
  • electrical actuation of the throttle valve it has proven advantageous in other exemplary embodiments to actuate the throttle valve hydraulically or pneumatically.
  • the control unit 32 depending on the engine speed supplied via the line 52 and the air mass supplied via the line 36, forms a load signal from a map in a known manner, which, at least corrected by an exhaust gas control, corrects the injection pulse for the injection represents spray valve 30.
  • the injection pulse is output via line 66.
  • the exhaust gas probe 54 preferably exhibits essentially linear behavior.
  • the fuel metering system is set such that the internal combustion engine is operated at least in stationary operation in the lower and middle part-load range with excess air, at which ⁇ preferably has a value in the range of 1.5.
  • FIG. 2 shows a realization of the control unit 32 for carrying out the procedure described.
  • the control unit 32 comprises a first calculation unit or a first characteristic diagram 200, to which the lines 52 and 36 are fed.
  • the output line 202 of the unit 200 leads to a correction stage 204, the output line of which represents the line 66.
  • the correction stage 204 is connected via a line 206 to a lambda regulator ( ⁇ regulator) 208, to which an actual signal is supplied via line 56 and a desired signal via line 210.
  • the line 210 starts from a switching element 212, to which the setpoint ⁇ l is fed via line 214 and a setpoint ⁇ > 1 on line 216.
  • the switching element 212 is switched via a line 218, which is the output line of a calculation unit or a characteristic diagram 220.
  • line 42 driver's request
  • lines 52, 36 and 58 to 60 are fed to this.
  • the output line 218 also leads to a further calculation unit or a further characteristic map 222, to which the lines 42 and 52 Unit 222 leads to a calculation unit or a map 226 or alternatively to a correction stage 228.
  • Lines 42 and 52 are fed to map 226.
  • the output line 230 of map 226 leads to a positioner 232, to which line 48 is also connected , When using an electronic accelerator pedal system, the line 42 is supplied.
  • the output line 234 of the positioner 232 optionally leads via the correction stage 228 to the output line 68.
  • the control unit 32 forms a base load signal TL as a function of the engine speed (line 52) and the signal for the air mass, air quantity, intake manifold pressure or the throttle valve position, which line is sent to the correction stage 204 via the line 202 is given.
  • the correction stage 204 serves to correct the load signal or the basic injection signal TL as a function of the output signal of the ⁇ controller 208.
  • the controller 208 emits an output signal on the line 206, which corrects the basic injection signal TL in the sense of an approximation of the actual value to the target value, in accordance with a predetermined control strategy (for example proportional-integral) and together with a precontrol which is dependent, for example, on the target value.
  • the corrected signal forms the injection signal ti and is delivered via line 66 to the injection valve or valves.
  • the ⁇ controller 208 is fed a line via line 216 and 210 through a corresponding position of the switching element 212, which corresponds to a lean air-fuel mixture. In the preferred embodiment, this setpoint is 1.5.
  • the setpoint of the ⁇ controller is set to 1 by switching the switching element 212 to improve the driving behavior. This results in a stoichiometric ratio between air and fuel mass.
  • the changeover is triggered by the calculation unit 220, which evaluates the accelerator pedal position and, if necessary, additionally the throttle valve position, the load signal, the gearbox position and / or the engine speed, in order to recognize a driver's performance request and from this the need for a switchover of the ⁇ controller is derived.
  • this is done by specifying a threshold value for the accelerator pedal position in the vicinity of the full-load range (for example at 70 ° accelerator pedal position). If this threshold value is exceeded, the system switches to stoichiometric operation. Equally advantageous is the consideration of the gear position and engine speed or the load signal in connection with the accelerator pedal or throttle valve position in such a way that a request for a high engine torque is recognized. Furthermore, the calculation unit 220 for detecting transient processes can determine and evaluate the time derivative of the accelerator pedal position. If the time derivative exceeds a predetermined limit value, that is to say the accelerator pedal is actuated very quickly in the direction of acceleration, this is a sign of a switchover to stoichiometric operation.
  • the switch from stoichiometric operation to lean operation takes place with the opposite sign. If the accelerator pedal position drops, for example, below the predetermined threshold value, the system switches back to lean operation, likewise if it was recognized from the above-mentioned parameters that only a small torque is required of the internal combustion engine, or if the time derivative of the accelerator pedal position after a certain time The threshold value is exceeded.
  • the switching element 212 If the calculation unit 220 detects a driver's power request, the switching element 212 is actuated.
  • the setpoint value of the ⁇ control is accordingly changed abruptly, while the injection quantity is initially unaffected. In conventional systems, such a change in the ⁇ setpoint would result in a change in the torque of the engine, which is not desired, by correspondingly correcting the injection time. Therefore, the switchover signal on line 218 is supplied to both the switching element 212 and the map 222.
  • the map 222 is activated by the switchover signal and determines a throttle valve position based on the momentary accelerator pedal position and the engine speed corresponding to the direction of the switchover. This is delivered via lines 224 and 230 to the positioner, which adjusts the additional flap on the basis of the throttle valve position value.
  • the setpoint is compared with the actual value of the throttle valve position and an output signal is generated which actuates the position of the additional throttle valve in the sense of adjusting the setpoint.
  • the extent of the adjustment of the throttle valve is determined in such a way that the torque adjustment of the internal combustion engine takes place through the throttle valve adjustment, which essentially compensates for the torque change caused by the switching of the ⁇ controller.
  • This is achieved by means of the map 222, in which corresponding, experimentally determined values for the extent of the throttle valve adjustment for each operating point (determined by the accelerator pedal position and engine speed) are stored.
  • the change in the torque generated by a specific adjustment of the throttle valve is determined experimentally for each operating point or for individual support points. If only a switchover between two fixed setpoints for the two operating modes is used in the ⁇ control, the determination of the necessary throttle valve adjustment is sufficient to compensate for the change in torque due to the switchover for each operating point.
  • variable setpoints the determination must be carried out for every possible setpoint jump or for individual reference points of setpoint jumps.
  • the result is then entered in the characteristic diagram 222, in which the amounts for the throttle valve adjustment via the accelerator pedal position and engine speed are plotted, if necessary additionally, over the ⁇ change.
  • the additional throttle valve is adjusted in stoichiometric operation as a function of accelerator pedal position and engine speed and, if appropriate, as a function of the lambda value to be set in lean operation, by means of characteristic diagram 222 such that the Torque change of a changeover occurring at any point in time is compensated for by adjusting the throttle valve to a further open position.
  • a map 226 is provided which, in lean operation, determines a desired throttle valve position on the basis of the accelerator pedal position and possibly the engine speed. The positioner 232 then regulates the throttle valve position over the entire operating range such that the actual throttle valve position corresponds to the setpoint. In such an embodiment, in stoichiometric operation, a switch is made to the map 222 for controlling the throttle valve, which is set with respect to the map 226 in such a way that the differences in the read-out throttle valve positions exactly compensate for the torque change generated by the ⁇ switchover.
  • map 226 is not controlled by map 222, but the map values of map 226 are corrected additively, multiplicatively or in some other way by the values read from map 222.
  • the throttle valve is set directly via the correction stage 228 independently of the positioner in the context of an open control.
  • the values read from the characteristic diagram 222 either form correction values for the controller output signal or replace it.
  • the above embodiment switches between two fixed setpoints for ⁇ .
  • the current ⁇ setpoint is also included in the map 222 before and after the changeover, so that a measure of the throttle valve position change and thus a measure of the torque compensation can be obtained there on the basis of the accelerator pedal position and engine speed .
  • Typical signal curves for an exemplary operating situation are recorded in FIG.
  • the time is horizontal, the vertical ⁇ value in FIG. 3a, the accelerator pedal position ⁇ in FIG. 3b, the air supply QL in FIG. 3c, and the torque M of the internal combustion engine in FIG. 3d.
  • the engine runs in the lean range until time t1. If a predetermined accelerator pedal threshold ⁇ is exceeded, a switch is made from the lean setting to the stoichiometric one. According to FIG. 3a, this leads to a change in the ⁇ value and, according to FIG. 3c, to an abrupt reduction in the air supply QL.
  • the torque contributions of the ⁇ change and the change in the air supply are selected such that they essentially compensate each other. Therefore, no change in torque can be seen in FIG. 3d at time t1. At time t2, the accelerator pedal position drops below the threshold.
  • FIG. 4 shows a flow diagram as an implementation of the procedure according to the invention as a computer program.
  • the relevant operating variables accelerator pedal position ⁇ , engine speed N, air supply QL, transmission ratio Ü, lambda value ⁇ and throttle valve position DK are read in in the first step 300, and in the following step 302 the basic injection time ti is determined by forming the quotient from the air supply and engine speed.
  • the query step 304 In this query step, it is determined whether the driver has a request for performance.
  • step 306 checks whether this request for performance occurred for the first time. If the desired performance was recognized for the first time, then the ⁇ setpoint is set to 1 in step 308 and the setpoint value of the throttle valve is determined in step 310 based on the accelerator pedal position and engine speed in accordance with a first map.
  • This characteristic field is selected in such a way that the torque jump occurring when changing from a ⁇ value> 1 to ⁇ value 1 occurs exactly the corresponding adjustment of the throttle valve and reduction of the air supply is compensated for. If the throttle valve setpoint was determined after step 310, then in step 312 the throttle valve control signal is determined by the positioner on the basis of the difference between the setpoint and actual value. In the subsequent step 314, the injection time ti is determined on the basis of the basic injection time tl and the output of the ⁇ controller.
  • step 306 If it was recognized in step 306 that the power request had already been recognized in a previous program run, the throttle valve setpoint was determined in step 316 on the basis of the accelerator pedal position and engine speed in accordance with the first map and continued with steps 312 and 314.
  • step 318 determines whether this was the first time. If this is the case, the ⁇ setpoint is set to a value> 1 in step 320 and the throttle valve setpoint is determined in the following step 322 in accordance with a second map on the basis of the accelerator pedal position and engine speed. Here, too, the change in torque to be expected due to the change in the setpoint of the ⁇ controller is compensated for by an appropriate configuration of the second map in step 322. After step 322 follows step 324 and the calculation of the throttle valve control signal by the positioner. If it was recognized in step 318 that "no performance request" was recognized at least in the previous program run, the process continues directly with step 322.

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Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, bei welchem in wenigstens einem ersten Betriebsbereich ein mageres Luft-Kraftstoffgemisch vorgegeben wird, bei Leistungswunsch durch den Fahrer, z.B. bei instationären Betriebszuständen oder in der Nähe des Vollastbereichs, eine Umschaltung auf ein stöchiometrisches Gemisch erfolgt, wobei während des Übergangs die durch die Änderung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses Drehmomentenänderung durch entsprechende Beeinflussung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine im wesentlichen kompensiert wird.

Description

Verfahrer- und Vorrichtung zur Steuerung eine.: Brennkraftma- schine
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegrif¬ fen der unabhängigen Patentansprüche.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine ist aus der DE-OS 38 08 696 (US-Patent 5 014 668) bekannt. Dort wird die Brennkraftmaschine im un¬ teren und mittleren Lastbereich mit Luftüberschuß, das heißt mit einem mageren Luft-/Kraftstoffgemisch (λ > 1) , betrie¬ ben. Überschreitet das Fahrpedalstellungssignal einen vorge¬ gebenen Stellungsschwellwert im oberen Lastbereich, wird ei¬ ne Drosselklappe, das heißt die Luftzufuhr zur Brennkraftma¬ schine, derart verstellt, daß im wesentlichen ein stöchiome- trisches Gemisch (λ - 1) erhalten wird. Durch diese Maßnah¬ men können im Teillastbereich die Vorteile eines mit mageren Gemisch betriebenen Motors genutzt werden, ohne daß im obe- ren Lastbereich Leistungseinbüßen hingenommen werden müssen. Damit wird insgesamt eine geringere Schadstoffemission und ein geringerer Kraftstoffverbrauch erreicht. Die Verstellung der Drosselklappe, um vom Betrieb mit mageren in einen Be¬ trieb mit stöchiometrischem Gemisch oder umgekehrt zu gelan¬ gen, wird allmählich innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne vorgenommen, um Drehmomentensprünge auszuschließen. Durch den allmählichen Übergang können hohe Schadstoffbelastungen im Abgas entstehen, so daß eine allmähliche Verstellung der Drosselklappe in einigen Betriebszuständen ungünstige Folgen haben kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, nach denen der Übergang vom mageren in den stöchiometrischen Betrieb und umgekehrt unter Verringerung der Schadstoffemis¬ sion und unter Vermeidung von Drehmomentensprüngen erfolgt.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche erreicht.
Ergänzend ist es Ziel der erfindungsgemäßen Vorgehensweise, anzugeben, unter welchen Bedingungen ein Wechsel der Be¬ triebsart geeignet erscheint, d.h. z.B. in welchen Betriebs- zustände die eine oder andere Betriebsart zu wählen und auf¬ grund welcher Signale bzw. Signalverläufe der Übergang er¬ kannt wird.
Ferner wird beim bekannten Stand der Technik die Steuerung der Drosselklappe in allen Betriebsbereichen auf elektri¬ schem Wege vorgenommen, das heißt es wird ein sogenanntes elektronisches Gaspedalsystem eingesetzt. Ein derartiges Steuersystem ist sehr umfangreich, so daß der Aufwand und die Kosten zur Realisierung der Steuerung der Brennkraftma¬ schine aufwendig sein kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist daher vorgese¬ hen, ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine für einen Magerbetrieb in ersten Betriebszu-ständen und einem stöchio¬ metrischen Betrieb in zweiten Betriebszuständen vorzusehen, welches weniger aufwendig ist und dennoch einen genügenden Einfluß auf die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine für einen befriedigenden Übergang vom Magerbereich in den stöchiome¬ trischen Bereich aufweist.
Durch den Gegenstand der Patentansprüche wird ein Steuerver¬ fahren bzw. eine Steuervorrichtung bereitgestellt, welche die obengenannten Forderungen erfüllt.
Aus der DE-41 11 078 AI ist zur Traktionskontrolle neben der vom Fahrer auf mechanischem Wege betätigbaren Hauptdrossel¬ klappe im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine eine zweite, elektrisch von ihrer voll geöffneten bis zu ihrer geschlos¬ senen Stellung betätigbare Drosselklappe vorgesehen. Diese ist in der Regel in voll geöffneter Stellung und wird bei Schlupf an den Antriebsrädern des Fahrzeugs zur Reduzierung der Leistung der Brennkraftmaschine in Richtung Schließen betätigt.
Vorteile der Erfindung
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird ein Steuer¬ system für eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, welches einen Übergang von einer Betriebsart mit magerer Gemischzu¬ sammensetzung in ersten Betriebszuständen zu einer Betriebs- art mit stöchiometrische Gemischzusammensetzung in zweiten Betriebszuständen ohne Drehmomentensprung und erhöhte Schad¬ stoffemission gewährleistet.
Besonders vorteilhaft ist, daß durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise ein Betrieb der Brennkraftmaschine mit mage¬ rer Gemischzusammensetzung in großen Lastbereichen ermög¬ licht wird, bei erhöhtem Leistungsbedarf, z.B. in der Be¬ schleunigungsphase, beim instationären Betrieb oder im obe¬ ren Lastbereich der Brennkraftmaschine, eine komfortable schnelle Umschaltung auf einen stöchiometrische Gemischzu¬ sammensetzung erfolgt, während bei verringertem Leistungsbe¬ darf ein entsprechender Übergang in die Betriebsart mit ma¬ gerem Gemisch erfolgt.
Ferner wird in vorteilhafter Weise eine Möglichkeit zum Ein¬ griff in die Luftzufuhr zur Realisierung der erfindungsgemä¬ ßen Vorgehensweise angegeben, welche ohne großen Aufwand be¬ reitgestellt werden kann und zur Realisierung des Übergangs die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine in ausreichendem Aus¬ maß beeinfluß .
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be¬ schreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Ansprüchen.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt Figur 1 ein Übersichtsblockschaltbild einer Steuerung für eine Brennkraftmaschine, bei welcher die erfindungsgemäße Vorgehensweise realisiert ist. Figur 2 zeigt ein Übersichts¬ blockschaltbild der Steuereinheit zur Realisierung der er¬ findungsgemäßen Vorgehensweise, während in Figur 3 typische Zeitverläufe geeigneter Betriebsgrößen der Brennkraftmaschi¬ ne bzw. des Kraftfahrzeugs dargestellt sind. Figur 4 schließlich zeigt ein Flußdiagramm als Beispiel einer Reali¬ sierung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise als Rechnerpro¬ gramm.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In Figur 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine dargestellt, bei welcher die erfindungsgemäße Vorgehensweise realisiert ist. Die Brennkraftmaschine 10 verfügt dabei über ein Luftansaugsystem 12 und ein Abgassystem 1 . Im Luftansaug¬ system 12 ist eine erste Drosselklappe 16 angeordnet, welche über eine mechanische Verbindung 18 mit einem vom Fahrer be¬ tätigbaren Bedienelement 20, einem Fahrpedal, in Verbindung steht. Das Fahrpedal 20 bzw. die Drosselklappe selbst ist dabei in bekannter Weise mittels einer Feder gegen seine Ruheposition vorgespannt. Ferner ist im Ansaugsystem eine zweite Drosselklappe 22 angebracht, welche über eine mecha¬ nische Verbindung 24 mit einem elektrischen Motor 26 verbun¬ den ist. Über eine Feder 28 ist die Drosselklappe 22 in ihre voll geöffnete Stellung vorgespannt. Ferner sind ein oder mehrere Einspritzventile 30 für die Kraftstoffzumessung vor¬ gesehen. Eine Steuereinheit 32 empfängt von einem die Luft¬ zufuhr zur Brennkraftmaschine bestimmenden Sensor 34 (Luftmengen-, -massen-, Druck- oder Drosselklappenstellungs- sensor) über eine Leitung 36 ein Maß für die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine. Die Drosselklappe 16 ist über eine mechanische Verbindung 38 mit einem Stellungssensor 40 zur Erfassung der Stellung der Drosselklappe 16 verbunden, des¬ sen Ausgangsleitung 42 auf die Steuereinheit 32 führt. Auch die Drosselklappe 22 ist über eine mechanische Verbindung 44 mit einem Drosselklappenstellungssensor 46 verbunden, dessen Ausgangsleitung 48 auf die Steuereinheit 32 führt. Die Stel- lungssenoren sind dabei im bevorzugten Ausführungsbeispiel Potentiometer. Ferner verfügt die Brennkraftmaschine über einen Drehzahlsensor 50, der über eine Leitung 52 mit der Steuereinheit 32 verbunden ist. Im Abgassystem 14 der Brenn¬ kraftmaschine ist wenigstens ein Abgassensor 54 vorgesehen, welcher über eine Leitung 56 mit der Steuereinheit 32 ver¬ bunden ist. Ferner weist die Steuereinheit 32 weitere Ein¬ gangsleitungen 58 bis 60 auf, welche sie mit Meßeinrichtun¬ gen 62 bis 64 für weitere Betriebsgrößen von Brennkraftma¬ schine und/oder Fahrzeug verbindet. Als Ausgangsleitung weist die Steuereinheit 32 die Leitung 66 auf, welche sie mit dem wenigstens einen Einspritzventil 30 zur Steuerung der Kraftstoffzumessung verbindet. Ferner ist eine Ausgangs¬ leitung 68 vorgesehen, welche auf den elektrischen Motor 26 zur Betätigung der Drosselklappe 22 führt. Neben der Beein¬ flussung der Kraftstoffzumessung und der Drosselklappe 22 ist eine aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Beeinflussung des Zündwinkels sowie ggf. eine Regelung der LeerlaufStellung der Drosselklappe 16 vorgesehen.
Neben der oben dargestellten elektrisch betätigbaren Zusatz- klappe zur mechanisch betätigbaren Hauptdrosselklappe ist in einem anderen vorteilhaften, aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel ein sogenanntes elektronisches Gaspedalsystem vorgesehen, bei welchen eine einzige Drosselklappe elektrisch abhängig von der Stellung des Fahrpedals eingestellt wird. Dabei die Drosselklappe 16 über eine mechanische Verbindung mit einem elektrischen Stellmotor verbunden, welcher über eine Ansteuerleitung von der Steuereinheit 32 betätigt wird. Über den Stellungsgeber 40 und die Leitung 42 wird der Steuereinheit 32 ein Signal für die Stellung der Drosselklappe zugeführt. Die Elemente 68, 26, 24, 22, 28, 44, 46, 48 aus Figur 1 entfallen.
Neben der Zusatzdrosselklappe oder der elektrischen Haupt¬ drosselklappe sind in anderen vorteilhaften Ausführungen Einzeldrosselklappen vorgesehen, welche die Luftzufuhr zu einzelnen Zylindern beeinflussen oder es können Drosselklap¬ pen zur sogenannten Kanalabschaltung vorgesehen sein, welche die Luftzufuhr zu einer vorgegebenen Anzahl von Zylindern beeinflussen. Neben der elektrischen Betätigung der Drossel¬ klappe hat es sich in anderen Ausführungsbeispielen als vor¬ teilhaft erwiesen, die Drosselklappe auf hydraulischem oder pneumatischem Wege zu betätigen.
Die Steuereinheit 32 bildet in Abhängigkeit der über die Leitung 52 zugeführten Motordrehzahl und der über die Lei¬ tung 36 zugeführten Luftmasse aus einem Kennfeld in bekann¬ ter Weise ein Lastsignal, welches, zumindest durch eine Ab¬ gasregelung korrigiert, den Einspritzimpuls für das Ein¬ spritzventil 30 darstellt. Der Einspritzimpuls wird über die Leitung 66 ausgegeben. Bei der Abgasregelung handelt es sich dabei um eine λ-Regelung, wobei eine Abgassonde 54 Verwen¬ dung findet, welche nicht nur im stöchiometrischen Bereich sondern auch im mageren Bereich bis zu λ = 1,6 ein auswert¬ bares Signal abgibt. Vorzugsweise zeigt die Abgassonde 54 im wesentlichen lineares Verhalten. Das Kraftstoffzumeßsystem ist dabei derart eingestellt, daß die Brennkraftmaschine zu¬ mindest im stationären Betrieb im unteren und mittleren Teillastbereich mit Luftüberschuß betrieben wird, bei dem λ vorzugsweise einen Wert im Bereich von 1,5 aufweist. Im in¬ stationären Betrieb, wenn der Fahrer beschleunigt bzw. im oberen Teillast- oder Vollastbereich, wenn die Leistungsan¬ forderung an die Brennkraftmaschine hoch ist, wird vom Ma¬ gerbetrieb auf einen Betrieb mit stochiometrischem Gemisch ( λ = 1) umgeschaltet. Der Wechsel der Betriebsart erfolgt ge¬ mäß der erfindungsgemäßen Vorgehensweise dadurch, daß die Kraftstoffeinspritzmenge konstant gehalten wird, die Abgas- regelung vom Sollwert λm im Magerbereich auf den Sollwert λl oder umgekehrt umgeschaltet wird und die daraus resultie¬ rende Drehmomentenänderung durch eine sprungförmige Beein¬ flussung der Luftzufuhr, durch eine sprungförmige Verstel¬ lung der Drosselklappe 16 oder 22 je nach Ausführung kompen¬ siert wird.
In Figur 2 ist eine Realisierung der Steuereinheit 32 zur Durchführung der beschriebenen Vorgehensweise dargestellt. Dabei sind die anhand von Figur 1 beschriebenen Bezugszei¬ chen verwendet. Die Steuereinhzeit 32 umfaßt eine erste Be¬ rechnungseinheit bzw. ein erstes Kennfeld 200, welchem die Leitungen 52 und 36 zugeführt sind. Die Ausgangsleitung 202 der Einheit 200 führt auf eine Korrekturstufe 204, deren Ausgangsleitung die Leitung 66 darstellt. Die Korrekturstufe 204 ist über eine Leitung 206 mit einem Lambdaregler (λ-Reg- ler) 208 verbunden, dem ein Istsignal über die Leitung 56, und ein Sollsignal über die Leitung 210 zugeführt ist. Die Leitung 210 geht von einem Schaltelement 212 aus, dem der Sollwert λl über die Leitung 214 und ein Sollwert λ > 1 auf der Leitung 216 zugeführt wird. Das Schaltelement 212 wird über eine Leitung 218 geschaltet, welche Ausgangsleitung ei¬ ner Berechnungseinheit oder eines Kennfeldes 220 ist. Diesem werden im bevorzugten Ausführungsbeispiel die Leitung 42 (Fahrerwunsch) sowie die Leitungen 52, 36 sowie 58 bis 60 zugeführt. Die Ausgangsleitung 218 führt ferner auf eine weitere Berechungseinheit bzw. ein weiteres Kennfeld 222, dem die Leitungen 42 und 52. Die Ausgangsleitung 224 der Einheit 222 führt auf eine Berechnungseinheit bzw. ein Kenn¬ feld 226 oder alternativ auf eine Korrekturstufe 228. Dem Kennfeld 226 werden die Leitungen 42 und 52 zugeführt.Die Ausgangsleitung 230 des Kennfeldes 226 führt auf einen Stel¬ lungsregler 232, dem ferner die Leitung 48, bei Verwendung eines elektronischen Gaspedalsystems die Leitung 42, zuge¬ führt ist. Die Ausgangsleitung 234 des Stellungsreglers 232 führt gegebenenfalls über die Korrekturstufe 228 zur Aus- gangsleitung 68.
Im Kennfeld 200 bildet die Steuereinheit 32 abhängig von der Motordrehzahl (Leitung 52) und dem über die Leitung 36 zuge¬ führten Signal für die Luftmasse, Luftmenge, Saugrohrdruck oder die Drosselklappenstellung ein Grundlastsignal TL, wel¬ ches über die Leitung 202 an die Korrekturstufe 204 abgege¬ ben wird. Die Korrekturstufe 204 dient zur Korrektur des Lastsignals bzw. des Grundeinspritzsignals TL abhängig vom Ausgangssignal des λ-Reglers 208. Dieser vergleicht das Ist¬ wertsignal der Abgassonde 54, die im bevorzugten Ausfüh¬ rungsbeispiel eine im wesentlichen lineare Kennlinie, in an¬ deren Ausführungen einen über den gewünschten Bereich aus¬ wertbaren Zusammenhang zwischen der AbgasZusammensetzung und ihrem Ausgangssignal aufweist, mit dem voreingestellten Sollwert. Der Regler 208 gibt gemäß einer vorgegebenen Re¬ gelstrategie (z.B. Proportional-Integral) und zusammen mit einer beispielsweise vom Sollwert abhängigen Vorsteuerung ein Ausgangssignal auf der Leitung 206 ab, welches das Grundeinspritzsignal TL im Sinne einer Annäherung des Ist¬ werts an den Sollwert korrigiert. Das korrigierte Signal bildet das Einspritzsignal ti und wird über die Leitung 66 an das oder die Einspritzventile abgegeben. Zumindest im stationären oder quasistationären Betrieb im unteren und mittlere Teillastbereich wird dem λ-Regler 208 über die Leitung 216 und 210 durch entsprechende Stellung des Schaltelements 212 ein Sollwert zugeführt, welcher einem mageren Luft-Kraftstoffgemisch entspricht. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dieser Sollwert 1,5. Bei instationä¬ ren Betriebszuständen wie z.B. Beschleunigungen oder Verzö¬ gerungen, bei bedeutenden Leistungsanforderungen z.B. im oder in der Nähe des Vollastbereichs, wird zur Verbesserung des Fahrverhaltens der Sollwert des λ-Reglers auf 1 durch Umschalten des Schaltlements 212 gesetzt. Dadurch ergibt sich ein stöchiometrisches Verhältnis zwischen Luft- und Kraftstoffmasse. Die Umschaltung wird durch die Berechnungs¬ einheit 220 ausgelöst, welche die Fahrpedalstellung und ge¬ gebenenfalls ergänzend die Drosselklappenstellung, das Last¬ signal, die Getriebeposition und/oder die Motordrehzahl aus¬ wertet, um einen Leistungswunsch des Fahrers zu erkennen und daraus die Notwendigkeit für ein Umschalten des λ-Reglers ableitet. Dies erfolgt im einfachsten Fall durch Vorgabe ei¬ nes Schwellwertes für die FahrpedalStellung in der Nähe des Vollastbereichs (z.B. bei 70° Fahrpedalstellung) . Bei Über¬ schreiten dieses Schwellwertes wird auf stöchiometrischen Betrieb umgeschaltet. Ebenso vorteilhaft ist die Berücksich¬ tigung von Getriebeposition und Motordrehzahl oder des Last- signals in Verbindung mit der Fahrpedal- oder Drosselklap¬ penstellung dergestalt, daß eine Anforderung für ein hohes Motordrehmoment erkannt wird. Ferner kann die Berechnungs- einheit 220 zur Erfassung instationärer Vorgänge die zeitli¬ che Ableitung der Fahrpedalposition ermitteln und auswerten. Überschreitet die zeitliche Ableitung einen vorgegebenen Grenzwert, das heißt wird das Fahrpedal in Richtung Be¬ schleunigung sehr schnell betätigt, so ist dies ein Zeichen zur Umschaltung auf stöchiometrischen Betrieb. Die Umschaltung vom stöchiometrischen Betrieb in den Mager¬ betrieb erfolgt bei umgekehrten Vorzeichen. Sinkt die Fahr¬ pedalstellung beispielsweise unterhalb des vorgegebenen Schwellwertes, so wird auf Magerbetrieb zurückgeschaltet, ebenso wenn anhand der obengenannten Parameter erkannt wurde, daß der Brennkraftmaschine nur ein geringes Drehmo¬ ment abverlangt wird, oder wenn die zeitliche Ableitung der Fahrpedalstellung nach einer gewissen Zeit nach Überschrei¬ ten des Schwellwertes diesen unterschreitet.
Erkennt die Berechnungseinheit 220 einen Leistungswunsch des Fahrers, so wird das Schaltelement 212 betätigt. Der Soll¬ wert der λ-Regelung wird demnach sprungfδrmig verändert, während die Einspritzmenge zunächst unbeeinflußt ist. Bei herkömmlichen Systemen würde eine solche Änderung des λ- Sollwertes durch entsprechende Korrektur der Einspritzzeit zu einer Drehmomentenänderung des Motors führen, die nicht erwünscht ist. Daher wird das Umschaltsignal auf der Leitung 218 sowohl dem Schaltelement 212 als auch dem Kennfeld 222 zugeführt. Durch das Umschaltsignal wird das Kennfeld 222 aktiviert und ermittelt auf der Basis der momantan vorlie¬ genden Fahrpedalstellung und der Motordrehzahl entsprechend der Richtung der Umschaltung eine Drosselklappenstellung. Diese wird über die Leitungen 224 und 230 an den Stellungs¬ regler abgegeben, welcher aufgrund des Drosselklappenstel¬ lungswert eine Verstellung der Zusatzklappe vornimmt. Im Stellungsregler 232 wird der Sollwert mit dem Istwert der Drosselklappenstellung verglichen und ein Ausgangssignal er¬ zeugt, welches die Stellung der Zusatzdrosselklappe im Sinne einer Einregelung des Sollwerts betätigt. Bei einer Umschal¬ tung vom Magerbetrieb in den stöchiometrischen Betrieb be¬ deutet dies eine Verstellung der Drosselklappe von ihrer vollständig geöffneten Stellung auf einen bestimmten Dros¬ selklappenwinkel, während im umgekehrten Fall die Drossel- klappe in ihre vollständig geöffnete Stellung verstellt wird.
Das Ausmaß der Verstellung der Drosselklappe ist dabei der¬ art bestimmt, daß durch die Drosselklappenverstellung eine Drehmomentenänderung der Brennkraftmaschine erfolgt, die im wesentlichen die durch die Umschaltung des λ-Regler verur¬ sachte Drehmomentenänderung kompensiert. Dies wird durch das Kennfeld 222 erreicht, in dem entsprechende, experimentell bestimmte Werte für das Ausmaß der Verstellung der Drossel¬ klappe für jeden Betriebspunkt (bestimmt durch Fahrpedal- Stellung und Motordrehzahl) abgelegt sind. Dazu wird experi¬ mentell für jeden Betriebspunkt bzw. für einzelne Stützstel¬ len die durch eine bestimmte Verstellung der Drosselklappe erzeugte Änderung des Drehmoments ermittelt. Wird bei der λ- Regelung lediglich eine Umschaltung zwischen zwei fest vor¬ gegebenen Sollwerten für die beiden Betriebsarten eingesetzt genügt die Ermittlung der notwendigen Drosselklappenverstel¬ lung zur Kompensation der Drehmomentenänderung infolge der Umschaltung für jeden Betriebspunkt. Bei veränderlichen Sollwerten ist die Ermittlung für jeden möglichen Sollwert¬ sprung bzw. für einzelne Stützstellen von Sollwertsprüngen durchzuführen. Die Ergebnis werden dann in das Kennfeld 222 eingetragen, in dem die Beträge für die Drosselklappenver¬ stellung über Fahrpedalstellung und Motordrehzahl, gegebe¬ nenfalls ergänzend über der λ-Änderung aufgetragen sind.
Um eine Drehmomentenkompensation beim Umschalten vom stöchiometrischen in den mageren Betrieb vorzunehmen, wird die Zusatzdrosselklappe im stöchiometrischen Betrieb abhän¬ gig von FahrpedalStellung und Motordrehzahl sowie gegebenen¬ falls abhängig von dem im Magerbetrieb einzustellenden λ- Wert durch das Kennfeld 222 derart verstellt, daß die Drehmomentenänderung einer zu jedem beliebigen Zeitpunkt auftretende Umschaltung durch Verstellen der Drosselklappe in eine weiter geöffnete Stellung kompensiert wird.
Wird ein elektronisches Gaspedalsystem verwendet, ist ein Kennfeld 226 vorgesehen, welches im magerem Betrieb auf der Basis der Fahrpedalstellung und gegebenenfalls der Motor¬ drehzahl eine Drosselklappensollstellung ermittelt. Der Stellungsregler 232 regelt dann über den gesamten Betriebs¬ bereich die Drosselklappenstellung derart ein, daß die Ist¬ drosselklappenstellung dem Sollwert entspricht. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel wird im stöchiometrischen Be¬ trieb auf das Kennfeld 222 zur Steuerung der Drosselklappe umgeschaltet, welches gegenüber dem Kennfeld 226 derart festegelegt ist, daß die Differenzen in den ausgelesenen Drosselklappenstellungen gerade die durch die λ-Umschaltung erzeugte Drehmomentenänderung kompensiert.
In einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird das Kennfeld 226 nicht durch Kennfeld 222 gesteuert, sondern die Kennfeldwerte des Kennfelds 226 werden durch die aus dem Kennfeld 222 ausgelesenen Werte additiv, multiplikativ oder auf eine andere Weise korrigiert.
Ferner wird in einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbei- spiel ausgehend vom Kennfeld 222 die Drosselklappe über die Korrekturstufe 228 direkt unabhängig vom Stellungsregler im Rahmen einer offenen Steuerung eingestellt. Dabei bilden die aus dem Kennfeld 222 ausgelesenen Werte entweder Korrektur¬ werte für das Reglersausgangssignal oder ersetzen dieses. Das vorstehende Ausführungsbeispiel schaltet zwischen zwei festen Sollwerten für λ um. In anderen Ausführungsbeispielen kann es vorteilhaft sein, im Magerbereich den Sollwert aus Schadstoffemissionsgründen zu ändern. In diesem Fall geht in das Kennfeld 222 ebenfalls der aktuelle λ-Sollwert vor und nach der Umschaltung ein, so daß dort aufgrund von Fahrpe¬ dalstellung und Motordrehzahl ein Maß für die Drosselklap¬ penstellungsänderung und damit ein Maß für die Drehmomenten¬ kompensation gewonnen werden kann.
In Figur 3 sind typische Signalverläufe für eine beispiel¬ hafte Betriebssituation aufgezeichnet. Dabei ist waagrecht jeweils die Zeit, in Figur 3a senkrecht der λ-Wert, in Figur 3b die Fahrpedalstellung α, in Figur 3c die Luftzufuhr QL, und in Figur 3d das Drehmoment M der Brennkraftmaschine.
Bis zum Zeitpunkt tl fahre die Brennkraftmaschine im Mager¬ bereich. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Fahrpedal- schwelle αθ wird von der Magereinstellung auf die stöchiome¬ trische umgeschaltet. Dies führt gemäß Figur 3a zu einer Än¬ derung des λ-Wertes und gemäß Figur 3c zu einer sprungförmi- gen Reduzierung der Luftzufuhr QL. Die Drehmomentenbeiträge der λ-Änderung und der Änderung der Luftzufuhr sind so ge¬ wählt, daß sie sich im wesentlichen kompensieren. Daher ist in Figur 3d zum Zeitpunkt tl keine Drehmomentenänderung zu erkennen. Zum Zeitpunkt t2 sinkt die Fahrpedalstellung unter den Schwellwert. Dies führt zu einer Umschaltung von der stöchiometrischen in die Magereinstellung, was zu einer sprungförmigen Änderung des λ-Sollwertes zum Zeitpunkt t2 und zu einer sprungförmigen Erhöhung der Luftzufuhr QL zum Zeitpunkt t2 gemäß Figur 3a und 3c führt. Auch hier kompen¬ sieren sich die Momentenbeiträge der beiden Veränderungen, so daß beim Momentenverlauf gemäß Figur 3d keine oder nur ganz geringe Drehmomentenänderungen zu erkennen sind. Die Einspritzzeit ti bleibt während den Übergängen unverändert, da infolge der Zeitkonstante der λ-Regelung die Anpassung der Abgaszusammensetzung an die Veränderung des Sollwertes durch Veränderung der Luftzufuhr, das heißt durch den Sprung der Drosselklappe, vorgenommen wird. Die λ-Regelung regelt so beim Wechseln des Sollwertes lediglich kleine Änderungen aus.
In Figur 4 ist ein Flußdiagramm als eine Realisierung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise als Rechenprogramm skizziert. Nach Start des Programmteils werden im ersten Schritt 300 die relevanten Betriebsgrößen Fahrpedalstellung α, Motordrehzahl N, Luftzufuhr QL, Getriebeübersetzung Ü, Lambdawert λ sowie Drosselklappenstellung DK eingelesen und im darauffolgenden Schritt 302 die Grundeinspritzzeit ti durch Quotientenbildung aus Luftzufuhr und Motordrehzahl be¬ stimmt. Darauf folgt der Abfrageschritt 304. In diesem Ab¬ frageschritt wird ermittelt, ob ein Leistungswunsch des Fah¬ rers vorliegt. Dies geschieht beispielsweise durch Vergleich der Fahrpedalstellung mit einem vorgegebenen Schwellwert, durch Auswertung der zeitlichen Ableitung der FahrpedalStel¬ lung, durch kombinierte Auswertung von Fahrpedalstellung, Motordrehzahl, Motorlast und/oder Getriebeübersetzung, um einen erhöhte Drehmomentenanforderung an den Motor festzu¬ stellen. Wurde ein Leistungswünsch erkannt, so wird im fol¬ genden Abfrageschritt 306 überprüft, ob dieser Leistungs¬ wunsch erstmalig auftrat. Wurde der Leistungswünsch erstma¬ lig erkannt, so wird im Schritt 308 der λ-Sollwert auf 1 ge¬ setzt und im darauffolgenden Schritt 310 der Solleinsteil- wert der Drosselklappe gemäß einem ersten Kennfeld aus Fahrapedalstellung und Motordrehzahl ermittelt. Dieses Kenn¬ feld ist derart gewählt, daß beim Übergang von einem λ-Wert > 1 zum λ-Wert 1 auftretende Drehmomentensprung genau durch die entsprechende Verstellung der Drosselklappe und Reduzie¬ rung der Luftzufuhr kompensiert wird. Wurde der Drosselklap¬ pensollwert nach Schritt 310 ermittelt, so wird im Schritt 312 das Drosselklappenansteuersignal durch den Stellungsreg¬ ler auf der Basis der Differenz zwischen Soll- und Istwert ermittelt. Im darauffolgenden Schritt 314 wird die Ein¬ spritzzeit ti auf der Basis der Grundeinspritzzeit tl und des Ausgangs des λ-Reglers ermittelt.
Wurde im Schritt 306 erkannt, daß der Leistungswünsch be¬ reits in einem vorhergehenden Programmdurchlauf erkannt wurde, wird im Schritt 316 der Drosselklappensollwert auf der Basis von Fahrpedalstellung und Motordrehzahl gemäß dem ersten Kennfeld bestimmt und mit Schritt 312 und 314 fortge¬ fahren.
Wird kein Leistungswunsch erkannt, so wird im Schritt 318 überprüft, ob dies erstmalig der Fall war. Ist dies der Fall, wird im Schritt 320 der λ-Sollwert auf ein Wert > 1 gesetzt und im darauffolgenden Schritt 322 der Drosselklap¬ pensollwert gemäß einem zweiten Kennfeld auf der Basis von Fahrpedalstellung und Motordrehzahl bestimmt. Auch hier wird die durch die Sollwertänderung des λ-Reglers zu erwartende Drehmomentenänderung durch entsprechende Ausgestaltung des zweiten Kennfeldes im Schritt 322 kompensiert. Nach Schritt 322 folgt Schritt 324 und die Berechnung des Drosselklappen- ansteuersignals durch den Stellungsregler. Wurde im Schritt 318 erkannt, daß "kein Leistungswünsch" wenigstens im vori¬ gen Programmdurchlauf erkannt wurde, wird direkt mit Schritt 322 fortgefahren. Der Programmteil wird nach Schritt 314 be¬ endet und zu gegebener Zeit wiederholt. Figur 3 und 4 wurde anhand eines sogenannten E-Gasystems dargestellt. Wird eine Zusatzklappe gemäß Figur 1 verwendet, so fällt im rechten Zweig des Flußdiagramms nach Figur 4 das zweite Kennfeld weg. Anstelle dieses Kennfeld wird die An- steuerung für die Zusatzklappe abgeschaltet, wodurch diese unter der Wirkung der Rückstellfeder in die vollgeöffnete Stellung verstellt wird. Eine entsprechende Vorgehensweise wird bei Einzeldrosselklappen oder bei Drosselklappen zur Kanalabschaltung durchgeführt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine,
- wobei über ein elektrisch betätigbares Stellelement die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine beeinflußt wird,
- wobei die Kraftstoffzumessung zur Brennkraftmaschine gemäß den herrschenden Betriebszuständen gesteuert wird, derart, daß in wenigstens einem ersten Betriebsbereich ein mageres Luft-/Kraftstoff-Verhältnis, in wenigstens einem zweiten Be¬ triebsbereich ein im wesentlichen stöchiometrisches Verhält¬ nis sich ergibt, wobei zwischen den Betriebsbereichen abhän¬ gig vom Fahrerwunsch umgeschaltet wird und diese Umschaltung wenigstens durch Beeinflussung des Stellelements zur Steue¬ rung der Luftzufuhr erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, daß
- das Stellelement bei der Umschaltung sprungförmig, insbe¬ sondere durch einen einzigen Sprung derart verstellt wird, daß das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment vor und nach der Umschaltung im wesentlichen gleich ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Umschaltung der Sollwert einer das Luft-/Kraftstoff- Verhältnis beeinflussenden Regelung (λ-Regelung) von einem eine magere Gemischzusammensetzung ergebenden Wert auf einen eine stöchiometrische Zusammensetzung ergebenden Wert er¬ folgt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Umschaltung abhängig von der Fahrpedalstellung, von der zeitlichen Ableitung der Fahrpe¬ dalstellung und/oder aufgrund einer auf der Basis von Fahr¬ pedalstellung, Drehzahl und Getriebeübersetzung ermittelten Drehmomentenanforderung erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Stellelement eine Zusatzklappe im Hauptkanal des Luftansaugsystems ist oder einzelnen oder Gruppen von Zylinder zugeordnet ist und im Magerbetrieb in voll geöffneter Stellung steht, bei stochiometrischem Be¬ trieb in Richtung Schließen eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Stellelement in allen Be¬ triebsbereichen abhängig vom Fahrerwunsch elektrisch einge¬ stellt wird, im stöchiometrischen Betrieb gemäß einem er¬ sten, im Magerbetrieb gemäß einem zweiten Kennfeld wenig¬ stens abhängig von der Fahrpedalstellung eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Stellelement im Rahmen einer Lageregelung eingestellt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß zur λ-Regelung eine Abgassonde mit linearer Kennlinie verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß die sprungförmige Verstellung des Sollwertes der λ-Regelung und des Stellelements zur Ein¬ stellung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine gleichzeitig erfolgen.
9. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine,
- mit wenigstens einem elektrisch betätigbaren Stellelement zur Beeinflussung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine,
- mit Mitteln zur Steuerung der Kraftstoffzumessung zur Brennkraftmaschine gemäß den herrschenden Betriebszuständen,
- wobei in wenigstens einem ersten Betriebsbereich ein mage¬ res Luft-/Kraftstoffverhältnis, in wenigstens einem zweiten Betriebsbereich ein im wesentlichen stöchiometrisches Ver¬ hältnis eingestellt wird,
- wobei ferner Mittel vorgesehen sind, die zwischen den Be¬ triebsbereichen abhängig vom Fahrerwunsch umschalten,
- diese Umschaltung wenigstens durch Beeinflussung des Stellelements zur Steuerung der Luftzufuhr erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, daß - die Umschaltmittel das Stellelement sprungförmig, insbe¬ sondere durch einen einzigen Sprung, derart verstellen, daß das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment vor und nach der Umschaltung im wesentlichen gleichbleibt.
10. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine,
- mit wenigstens einem elektrisch betätigbaren und wenig¬ stens einem mechanischen vom Fahrer betätigbaren Stellele¬ ment zur Beeinflussung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschi¬ ne,
- mit Mitteln zur Steuerung der Kraftstoffzumessung zur Brennkraftmaschine gemäß den herrschenden Betriebszuständen,
- wobei in wenigstens einem ersten Betriebsbereich ein mage¬ res Luft-/KraftstoffVerhältnis,
- in wenigstens einem zweiten Betriebsbereich ein im wesent¬ lichen stöchiometrisches Verhältnis eingestellt wird,
- wobei ferner Mittel vorgesehen sind, die zwischen den Be¬ triebsbereichen abhängig vom Fahrerwunsch umschalten,
- diese Umschaltung wenigstens durch Beeinflussung der Luft¬ zufuhr über die Verstellung des elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren Stellelements erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, daß
- das betätigbare Stellelement in Reihe zum mechanisch betä¬ tigbaren Stellelement im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
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