EP1317611B1 - Method for generating the time-delay of an electromagnetic tank bleeder valve - Google Patents
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- EP1317611B1 EP1317611B1 EP01971684A EP01971684A EP1317611B1 EP 1317611 B1 EP1317611 B1 EP 1317611B1 EP 01971684 A EP01971684 A EP 01971684A EP 01971684 A EP01971684 A EP 01971684A EP 1317611 B1 EP1317611 B1 EP 1317611B1
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- F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
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- F02D2200/503—Battery correction, i.e. corrections as a function of the state of the battery, its output or its type
Definitions
- the invention relates to a method for forming the delay time of electromagnetic tank vent valves.
- Internal combustion engines powered by motor vehicles are often equipped with so-called tank ventilation systems that help prevent emission of fuel vapor from the storage tank into the environment.
- the fuel evaporating in the tank is stored in an activated carbon filter and supplied to the intake manifold of the internal combustion engine and thus the combustion during operation of the motor vehicle via a pulsed controllable electromagnetic tank vent valve.
- Such valves are designed to have a delay time (see, e.g., U.S. Patent No. 5,476,081).
- Tank ventilation valves are generally designed as cyclically actuated solenoid valves and arranged between the activated carbon filter (AKF) and the intake manifold.
- AMF activated carbon filter
- the magnetization of a core takes place, which causes the valve armature is attracted by the core against a spring force and opens the valve.
- the actual open time of the valve is shortened by this delay time.
- the amount of gas flowing through the tank ventilation valve decreases, which has a strong effect, especially with short activation times.
- the amount of gas flowing through the tank vent valve may be varied within a controlled or regulated manner depending on its fuel concentration and also on the current load speed operating point of the engine within wide limits. Even with a comparatively small total air flow drawn by the internal combustion engine, for example when idling, a sufficient accuracy of the meterability of the gas flow flowing through the tank ventilation valve must be ensured. This requires in any case the consideration of the delay time.
- the object of the invention in a mathematical formation of the delay time, the actual delay time in the operation of the tank vent valve even closer and corresponds to it as closely as possible.
- the intake manifold pressure in the formation of the value for the delay time in a method for periodically timed control of a flow control valve whose opening cross section follows its drive signal by a delay time tv followed and in which a value for the delay time in the formation of the drive signal is taken into account, the intake manifold pressure in the formation of the value for the delay time ,
- An embodiment of the invention is characterized in that in tank vent valves whose real delay time increases at higher Saugrohrunterdruck, the calculated delay time is also increased.
- a further embodiment provides that, in the case of tank-venting valves whose actual delay time decreases at higher intake manifold vacuum, the calculated delay time is likewise reduced.
- the influence of the intake manifold pressure by means of a characteristic curve to be modeled separately, by means of a multi-dimensional characteristic map or on the basis of a mathematical modeling is taken into account.
- the invention is also directed to an electronic control device for carrying out at least one of the above-mentioned methods and embodiments.
- Essential to the invention is the consideration of the dependence of the delay time of the tank venting valve of the intake manifold pressure in the arithmetic formation of the delay time.
- the invention is thus based on the recognition that one of the forces which counteract the opening of the valve comes from Saugrohrunter réelle, the suction pipe side is at the anchor; this force increases with the Saugrohrunter réelle and leads to a corresponding change in the delay time, which must be considered in the control of the tank vent valve.
- the activated charcoal filter facing side of the tank venting valve is in good approximation to ambient pressure.
- the increase in the accuracy of the calculated delay time reduces the error in the formation of the drive signal for the tank vent valve.
- the invention essential consideration of the influence of the intake manifold pressure on the TEV delay time is particularly advantageous and necessary for the accurate dosage of small mass flows through the tank vent valve. A disregard of this influence can be too great relative errors in the tank ventilation and thus lead to undesirably high mixture deviations. An example is shown below.
- FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 with a suction pipe 2, an exhaust tract 3, a tank ventilation system 4, a tank 5, a control unit 6, an exhaust gas sensor 7, a sensor 8, which is representative of a variety of sensors used in the operation of the internal combustion engine
- Operating parameters such as speed n, intake air quantity L, temperature T, intake air temperature, throttle valve opening angle, intake manifold pressure, ambient pressure, etc., and a fuel metering device 9, which may be implemented, for example, as an arrangement of one or more injectors.
- the control signals ti for the injectors are generated by a combination of a pilot control and a control intervention.
- the feedforward control essentially comprises the formation of a base value for the drive signal as a function of rotational speed n and load L of the internal combustion engine. This basic value is then corrected multiplicatively in a closed control loop as a function of the exhaust gas composition which is detected by the exhaust gas sensor system 7. Further corrections take into account the temperature influences of the internal combustion engine or the intake air and the influence of the tank ventilation or the battery voltage.
- the tank ventilation system 4 consists of an activated carbon filter 10, which communicates via corresponding lines or connections to the tank, the ambient air and the intake manifold of the internal combustion engine, wherein a tank vent valve 11 is arranged in the line to the intake manifold.
- the activated carbon filter 10 stores in the tank 5 evaporating fuel.
- air is sucked from the environment through the activated carbon filter, which discharges the stored fuel into the air.
- This fuel-air mixture which is also referred to as a tank venting mixture or else as a regeneration gas, influences the composition of the mixture as a whole supplied to the internal combustion engine, which is co-determined by metering of fuel via the fuel metering device 9, which is adapted to the intake air quantity.
- the fuel sucked in via the tank ventilation system can correspond in extreme cases to a proportion of approximately one third to half of the total fuel quantity.
- the following calculation example illustrates the influence of tank ventilation on the mixture formation on the basis of typical values, as they occur in the field of tank ventilation of motor vehicles.
- the idle air requirement of the engine is about 10 cubic meters per hour.
- the tank vent valve is not permanently open, but is driven, for example, with a duty cycle of 1.67%.
- the ratio of the times when it is opened to the times when it closes it is assumed that the regeneration gas flowing through the opened tank ventilation valve consists of 100% fuel vapor. This burns approximately in the volume ratio 1: 30 stoichiometrically with air.
- the amount of air required to burn the fuel vapor passing through the tank vent valve at these values is calculated to be 30 * 1.67: 100 * 4 cubic meters per hour to 2 cubic meters per hour.
- the amount of intake air is 10 cubic meters per hour, 20% thereof, or 2 cubic meters per hour but already get their fuel content through the tank ventilation, only 80% of the fuel quantity required without tank ventilation need to be injected.
- a mixture correction corresponding to the above 20% is necessary. This mixture correction is effective in the mixture control loop from the exhaust gas probe 7 (control sensor), control unit 6 (controller) and injection valve 9 (control actuator).
- This calculation example is valid for the ideal case, which is characterized by a tank vent valve without delay time or with precisely considered delay time.
- the following section shows how the delay time occurring in real tank ventilation valves has an effect.
- the period duration of the trigger duty ratio which is initially the basis of the calculation example, amounts to 100 milliseconds.
- the actual pull-in delay is 3 milliseconds.
- the start delay should be compensated by including an assumed delay time of 4 milliseconds.
- the above mentioned duty ratio of 1.67% has been used.
- the actual open time is the difference of 5.67 milliseconds and 3 milliseconds to 2.67 milliseconds. In the calculation of the mixture correction, however, the opening time is 1.67 milliseconds. This results in a calculated fuel fraction of 20%, which is the actual fuel fraction of 32%.
- the dependence on the intake manifold pressure in the control of the TEVs is taken into account.
- the differential pressure refers, for example, to the difference between ambient pressure and intake manifold pressure.
- Analogous the pressure ratio refers to the ratio of the ambient pressure to the intake manifold pressure. If a pressure sensor is used in the tank ventilation system, for example for diagnosis, it can replace the ambient pressure. Of course, the pressure difference (or the pressure ratio) directly above the tank vent valve, ie measured from the pressures on both sides of the tank venting valve and used.
- the named characteristic and / or the characteristic map is stored in the control unit.
- the control unit further contains a program for controlling the tank ventilation valve as a function of further operating parameters such as intake air quantity, speed, etc.
- Such a control is described, for example, in US Pat. No. 4,683,861.
- a period duration of the drive duty cycle of, for example, 100 milliseconds and the desired real duty cycle of 1.67% already mentioned above as an example, this results in a desired real opening duration OD of 1.67 ms.
- the desired opening duration OD is determined in step 1.
- the delay time tv is determined by map access, characteristic access or by calculation.
- the map or characteristic curve or the dependencies that are essential for the calculation are determined once for a vehicle type. They can also be corrected on board, as is known from US 5,873,350.
- the influence of the intake manifold pressure and the battery voltage can be taken into account in a common map, which is addressed with the intake manifold pressure and the battery voltage as input variables.
- the value of the ambient pressure can be used as the input variable. Values for the difference or the ratio of the pressures on both sides of the tank venting valve can serve as an input variable as an alternative to the intake manifold pressure.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung der Verzugszeit von elektromagnetischen Tankentlüftungsventilen. Von Verbrennungsmotoren angetriebene Kraftfahrzeuge sind häufig mit sogenannten Tankentlüftungsanlagen ausgerüstet, die eine Emission von Kraftstoffdampf aus dem Vorratstank in die Umgebung verhindern helfen. Der im Tank verdunstende Kraftstoff wird in einem Aktivkohlefilter gespeichert und im Betrieb des Kraftfahrzeugs über ein getaktet ansteuerbares elektromagnetisches Tankentlüftungsventil an das Saugrohr des Verbrennungsmotors und damit der Verbrennung zugeführt.The invention relates to a method for forming the delay time of electromagnetic tank vent valves. Internal combustion engines powered by motor vehicles are often equipped with so-called tank ventilation systems that help prevent emission of fuel vapor from the storage tank into the environment. The fuel evaporating in the tank is stored in an activated carbon filter and supplied to the intake manifold of the internal combustion engine and thus the combustion during operation of the motor vehicle via a pulsed controllable electromagnetic tank vent valve.
Derartige Ventile weisen konstruktionsbedingt eine Verzugszeit auf (siehe z.B. US-A-5 476 081).Such valves are designed to have a delay time (see, e.g., U.S. Patent No. 5,476,081).
Tankentlüftungsventile (TEV) sind i.a. als getaktet anzusteuernde Magnetventile ausgeführt und zwischen dem Aktivkohlefilter (AKF) und dem Saugrohr angeordnet. Bei elektrischer Ansteuerung derartiger Ventile erfolgt die Magnetisierung eines Kerns, die dazu führt, daß der Ventilanker vom Kern entgegen einer Federkraft angezogen wird und das Ventil öffnet. Beim Schließen erfolgt der dazu inverse Vorgang. Die Bewegung des Ankers folgt der elektrischen Ansteuerung mit einer zeitlichen Verzögerung (= Verzugszeit), die vom Aufbau des Magnetfelds und damit auch von der anliegenden Batteriespannung, der Trägheit des Ankers und den auf diesen wirkenden Kräften abhängt.Tank ventilation valves (TEV) are generally designed as cyclically actuated solenoid valves and arranged between the activated carbon filter (AKF) and the intake manifold. With electrical control of such valves, the magnetization of a core takes place, which causes the valve armature is attracted by the core against a spring force and opens the valve. When closing, this is done inverse process. The movement of the armature follows the electrical control with a time delay (= delay time), which depends on the structure of the magnetic field and thus also on the applied battery voltage, the inertia of the armature and the forces acting on these.
Die tatsächliche Offenzeit des Ventils verkürzt sich um diese Verzugszeit. Dadurch verkleinert sich die über das Tankentlüftungsventil strömende Gasmenge, was sich insbesondere bei kurzen Ansteuerzeiten stark auswirkt.The actual open time of the valve is shortened by this delay time. As a result, the amount of gas flowing through the tank ventilation valve decreases, which has a strong effect, especially with short activation times.
In Tankentlüftungssystemen wird die über das Tankentlüftungsventil strömende Gasmenge unter Umständen abhängig von ihrer Kraftstoffkonzentration und auch vom aktuellen Lastdrehzahlbetriebspunkt des Motors innerhalb weiter Grenzen in gesteuerter oder auch geregelter Weise variiert. Auch bei vergleichsweise kleinem vom Verbrennungsmotor angesaugten Gesamtluftstrom, beispielsweise im Leerlauf, muß eine ausreichende Genauigkeit der Dosierbarkeit des über das Tankentlüftungsventil fließenden Gasstroms gewährleistet sein. Dies verlangt auf jeden Fall die Berücksichtigung der Verzugszeit.In tank venting systems, the amount of gas flowing through the tank vent valve may be varied within a controlled or regulated manner depending on its fuel concentration and also on the current load speed operating point of the engine within wide limits. Even with a comparatively small total air flow drawn by the internal combustion engine, for example when idling, a sufficient accuracy of the meterability of the gas flow flowing through the tank ventilation valve must be ensured. This requires in any case the consideration of the delay time.
Bekannt ist, bei der Ansteuerung von Magnetventilen den Einfluß der Batteriespannung auf die Verzugszeit zu berücksichtigen.It is known to take into account the influence of the battery voltage on the delay time in the control of solenoid valves.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in einer rechnerischen Bildung der Verzugszeit, die der tatsächlichen Verzugszeit im Betrieb des Tankentlüftungsventils noch näher kommt und ihr möglichst genau entspricht.Against this background, the object of the invention in a mathematical formation of the delay time, the actual delay time in the operation of the tank vent valve even closer and corresponds to it as closely as possible.
Diese Aufgabe wird mit der Merkmalskombination des unabhängigen Anspruchs gelöst.This object is achieved with the feature combination of the independent claim.
Im einzelnen wird bei einem Verfahren zur periodisch getakteten Ansteuerung eines Durchflußsteuerventils, dessen Öffnungsquerschnitt seinem Ansteuersignal um eine Verzugszeit tv verzögert nachfolgt und bei dem ein Wert für die Verzugszeit bei der Bildung des Ansteuersignals berücksichtigt wird, der Saugrohrdruck bei der Bildung des Wertes für die Verzugszeit berücksichtigt.Specifically, in a method for periodically timed control of a flow control valve whose opening cross section follows its drive signal by a delay time tv followed and in which a value for the delay time in the formation of the drive signal is taken into account, the intake manifold pressure in the formation of the value for the delay time ,
Eine Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass bei Tankentlüftungsventilen, deren reale Verzugszeit sich bei höherem Saugrohrunterdruck vergrößert, die rechnerisch gebildete Verzugszeit ebenfalls vergrößert wird.An embodiment of the invention is characterized in that in tank vent valves whose real delay time increases at higher Saugrohrunterdruck, the calculated delay time is also increased.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß bei Tankentlüftungsventilen, deren reale Verzugszeit sich bei höherem Saugrohrunterdruck verkleinert, die rechnerisch gebildete Verzugszeit ebenfalls verkleinert wird.A further embodiment provides that, in the case of tank-venting valves whose actual delay time decreases at higher intake manifold vacuum, the calculated delay time is likewise reduced.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Einfluss des Saugrohrdrucks mittels einer separat zu modellierenden Kennlinie, mittels eines mehrdimensionalen Kennfeldes oder auf der Basis einer rechnerischen Modellierung berücksichtigt.According to a further embodiment, the influence of the intake manifold pressure by means of a characteristic curve to be modeled separately, by means of a multi-dimensional characteristic map or on the basis of a mathematical modeling is taken into account.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß
- die Werte des Saugrohrdrucks und des Umgebungsdrucks oder die Werte des Saugrohrdrucks und des Drucks auf der dem Saugrohr abgewandten Seite des Tankentlüftungsventils
- oder die daraus zu bestimmenden Werte der Druckdifferenz
- oder die daraus zu bestimmenden Werte des Druckverhältnisses
- the values of the intake manifold pressure and the ambient pressure or the values of the intake manifold pressure and the pressure on the side of the tank ventilation valve facing away from the intake manifold
- or the values of the pressure difference to be determined from this
- or the values of the pressure ratio to be determined from this
Die Erfindung richtet sich auch auf eine elektronische Steuereinrichtung zur Durchführung wenigstens eines der oben genannten Verfahren und Ausführungsformen.The invention is also directed to an electronic control device for carrying out at least one of the above-mentioned methods and embodiments.
Erfindungswesentlich ist die Berücksichtigung der Abhängigkeit der Verzugszeit des Tankentlüftungsventils vom Saugrohrdruck bei der rechnerischen Bildung der Verzugszeit. Die Erfindung basiert damit auf der Erkenntnis, dass eine der Kräfte, die der Öffnung des Ventils entgegenwirken, vom Saugrohrunterdruck stammt, der saugrohrseitig am Anker liegt; diese Kraft nimmt mit dem Saugrohrunterdruck zu und führt zu einer entsprechenden Änderung der Verzugszeit, die bei der Ansteuerung des Tankentlüftungsventils zu berücksichtigen ist. Die dem Aktivkohlefilter zugewandte Seite des Tankentlüftungsventils liegt dabei in guter Näherung auf Umgebungsdruck.Essential to the invention is the consideration of the dependence of the delay time of the tank venting valve of the intake manifold pressure in the arithmetic formation of the delay time. The invention is thus based on the recognition that one of the forces which counteract the opening of the valve comes from Saugrohrunterdruck, the suction pipe side is at the anchor; this force increases with the Saugrohrunterdruck and leads to a corresponding change in the delay time, which must be considered in the control of the tank vent valve. The activated charcoal filter facing side of the tank venting valve is in good approximation to ambient pressure.
Bei der Anwendung in einem auch als Tankentlüftungssystem bezeichneten Brennstoffdampfrückhaltesystem ergibt sich folgender Vorteil:When used in a fuel vapor retention system, also referred to as a tank ventilation system, the following advantage results:
Die Steigerung der Genauigkeit der rechnerisch gebildeten Verzugszeit verringert den Fehler bei der Bildung des Ansteuersignals für das Tankentlüftungsventil. Die erfindungswesentliche Berücksichtigung des Einflusses des Saugrohrdrucks auf die TEV-Verzugszeit ist insbesondere vorteilhaft und notwendig für die genaue Dosierung kleiner Massenströme über das Tankentlüftungsventil. Eine Nichtberücksichtigung dieses Einflusses kann zu großen relativen Fehlern in der Tankentlüftung und damit zu unerwünscht hohen Gemischabweichungen führen. Ein Beispiel wird weiter unten dargestellt.The increase in the accuracy of the calculated delay time reduces the error in the formation of the drive signal for the tank vent valve. The invention essential consideration of the influence of the intake manifold pressure on the TEV delay time is particularly advantageous and necessary for the accurate dosage of small mass flows through the tank vent valve. A disregard of this influence can be too great relative errors in the tank ventilation and thus lead to undesirably high mixture deviations. An example is shown below.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit einer Tankentlüftungsanlage.Figur 2 stellt den zeitlichen Verlauf des Ansteuersignals zur Verdeutlichung des technischen Hintergrundes des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- FIG. 1 shows an internal combustion engine with a tank ventilation system.
- Figure 2 illustrates the timing of the drive signal to illustrate the technical background of the method according to the invention. Fig. 3 shows an embodiment of the method according to the invention.
Im einzelnen zeigt Figur 1 eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Saugrohr 2, einem Abgastrakt 3, einer Tankentlüftungsanlage 4, einem Tank 5, einem Steuergerät 6, einer Abgassensorik 7, einer Sensorik 8, die stellvertretend für eine Vielzahl von beim Betrieb des Verbrennungsmotors verwendeten Sensoren für Betriebsparameter wie Drehzahl n, angesaugte Luftmenge L, Temperatur T, Ansauglufttemperatur, Drosselklappenöffnungswinkel, Saugrohrdruck, Umgebungsdruck usw. steht, sowie eine Kraftstoffzumeßeinrichtung 9, die beispielsweise als Anordnung von einem oder mehreren Einspritzventilen realisiert sein kann. Die Ansteuersignale ti für die Einspritzventile werden dabei durch eine Kombination aus einer Vorsteuerung und einem Regeleingriff erzeugt. Dabei umfaßt die Vorsteuerung im wesentlichen die Bildung eines Basiswertes für das Ansteuersignal in Abhängigkeit von Drehzahl n und Last L der Brennkraftmaschine. Dieser Basiswert wird dann noch in einem geschlossenen Regelkreis multiplikativ in Abhängigkeit von der Abgaszusammensetzung korrigiert, die von der Abgassensorik 7 erfaßt wird. Weitere Korrekturen berücksichtigen Temperatureinflüsse der Brennkraftmaschine oder der Ansaugluft sowie den Einfluß der Tankentlüftung oder der Batteriespannung.1 shows an
Die Tankentlüftungsanlage 4 besteht aus einem Aktivkohlefilter 10, der über entsprechende Leitungen beziehungsweise Anschlüsse mit dem Tank, der Umgebungsluft und dem Saugrohr des Verbrennungsmotors kommuniziert, wobei in der Leitung zum Saugrohr ein Tankentlüftungsventil 11 angeordnet ist. Der Aktivkohlefilter 10 speichert im Tank 5 verdunstenden Kraftstoff. Bei vom Steuergerät 6 öffnend angesteuerten Tankentlüftungsventil 11 wird Luft aus der Umgebung durch den Aktivkohlefilter gesaugt, der dabei den gespeicherten Kraftstoff an die Luft abgibt. Dieses auch als Tankentlüftungsgemisch oder auch als Regeneriergas bezeichnete Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflußt die Zusammensetzung des dem Verbrennungsmotor insgesamt zugeführten Gemisches, das im übrigen durch eine der angesaugten Luftmenge angepaßte Zumessung von Kraftstoff über die Kraftstoffzumeßvorrichtung 9 mitbestimmt wird. Dabei kann der über das Tankentlüftungssystem angesaugte Kraftstoff in Extremfällen einen Anteil von ca. einem Drittel bis zur Hälfte der Gesamtkraftstoffmenge entsprechen.The tank ventilation system 4 consists of an activated
Das folgende Berechnungsbeispiel verdeutlicht den Einfluß der Tankentlüftung auf die Gemischbildung anhand typischer Werte, wie sie im Bereich der Tankentlüftung von Kraftfahrzeugen auftreten. In diesem Beispiel beträgt der Leerlauf luftbedarf des Motors etwa 10 Kubikmeter pro Stunde. Durch das dauernd geöffnete Tankentlüftungsventil strömen ca. 4 Kubikmeter pro Stunde. Das Tankentlüftungsventil ist jedoch nicht dauernd geöffnet, sondern wird beispielsweise mit einem Tastverhältnis von 1,67 % angesteuert. Mit anderen Worten: Das Verhältnis der Zeiten, in denen es öffnend angesteuert wird zu den Zeiten, in denen es schließend angesteuert wird, beträgt 1,67 : 100. Im weiteren wird davon ausgegangen, daß das durch das geöffnete Tankentlüftungsventil strömende Regeneriergas zu 100 % aus Kraftstoffdampf besteht. Dieser verbrennt etwa im Volumenverhältnis 1 : 30 stöchiometrisch mit Luft. Die zur Verbrennung des Kraftstoffdampfes, der bei diesen Werten durch das Tankentlüftungsventil strömt, notwendige Luftmenge berechnet sich zu 30 * 1,67 : 100 * 4 Kubikmeter pro Stunde zu 2 Kubikmeter pro Stunde. Anders ausgedrückt: Da die Ansaugluftmenge 10 Kubikmeter pro Stunde beträgt, 20% davon, bzw. 2 Kubikmeter pro Stunde jedoch schon über die Tankentlüftung ihren Kraftstoffanteil erhalten, müssen nur noch 80% der ohne Tankentlüftung benötigten Kraftstoffmenge eingespritzt werden. Um den Tankentlüftungseinfluß auf die Gemischbilanz zu korrigieren, ist eine Gemischkorrektur, die den oben angegebenen 20 % entspricht, notwendig. Diese Gemischkorrektur wird im Gemischregelkreis aus Abgassonde 7 (Regelfühler), Steuergerät 6 (Regler) und Einspritzventil 9 (Regelstellglied) wirksam.The following calculation example illustrates the influence of tank ventilation on the mixture formation on the basis of typical values, as they occur in the field of tank ventilation of motor vehicles. In this example, the idle air requirement of the engine is about 10 cubic meters per hour. Through the permanently open tank vent valve flow about 4 cubic meters per hour. The tank vent valve is not permanently open, but is driven, for example, with a duty cycle of 1.67%. In other words, the ratio of the times when it is opened to the times when it closes In the following it is assumed that the regeneration gas flowing through the opened tank ventilation valve consists of 100% fuel vapor. This burns approximately in the volume ratio 1: 30 stoichiometrically with air. The amount of air required to burn the fuel vapor passing through the tank vent valve at these values is calculated to be 30 * 1.67: 100 * 4 cubic meters per hour to 2 cubic meters per hour. In other words, since the amount of intake air is 10 cubic meters per hour, 20% thereof, or 2 cubic meters per hour but already get their fuel content through the tank ventilation, only 80% of the fuel quantity required without tank ventilation need to be injected. In order to correct the tank venting influence on the mixture balance, a mixture correction corresponding to the above 20% is necessary. This mixture correction is effective in the mixture control loop from the exhaust gas probe 7 (control sensor), control unit 6 (controller) and injection valve 9 (control actuator).
Dieses Berechnungsbeispiel ist für den idealen Fall gültig, der sich durch ein Tankentlüftungsventil ohne Verzugszeit bzw. mit exakt richtig berücksichtigter Verzugszeit auszeichnet. Im folgenden wird gezeigt, wie sich die bei realen Tankentlüftungsventilen auftretende Verzugszeit auswirkt. Die dem Berechnungsbeispiel zunächst zugrundeliegende Periodendauer des Ansteuertastverhältnisses betrage 100 Millisekunden. Die tatsächliche Anzugsverzögerung betrage 3 Millisekunden. Kompensiert werden soll die Anzugsverzögerung durch Einrechnung einer angenommenen Verzugszeit von 4 Millisekunden.This calculation example is valid for the ideal case, which is characterized by a tank vent valve without delay time or with precisely considered delay time. The following section shows how the delay time occurring in real tank ventilation valves has an effect. The period duration of the trigger duty ratio, which is initially the basis of the calculation example, amounts to 100 milliseconds. The actual pull-in delay is 3 milliseconds. The start delay should be compensated by including an assumed delay time of 4 milliseconds.
Das Tankentlüftungsventil wird in diesem Falle 1,67 Millisekunden + 4 Millisekunden = 5,67 Millisekunden lang öffnend angesteuert. Dabei ist das oben angegebene Tastverhältnis von 1,67 % zugrundegelegt worden. Als tatsächliche Offenzeit ergibt sich die Differenz von 5,67 Millisekunden und 3 Millisekunden zu 2,67 Millisekunden. In die Berechnung der Gemischkorrektur geht jedoch die Öffnungszeit 1,67 Millisekunden ein. Dies führt zu einem berechneten Kraftstoffanteil von 20 %, der dem tatsächlichen Kraftstoffanteil von 32 % gegenübersteht.The tank vent valve in this case becomes 1.67 milliseconds + 4 milliseconds = 5.67 milliseconds opening controlled. The above mentioned duty ratio of 1.67% has been used. The actual open time is the difference of 5.67 milliseconds and 3 milliseconds to 2.67 milliseconds. In the calculation of the mixture correction, however, the opening time is 1.67 milliseconds. This results in a calculated fuel fraction of 20%, which is the actual fuel fraction of 32%.
Dies belegt die Bedeutung einer möglichst genauen Bildung des Wertes für die Verzugszeit. Eine Steigerung der Genauigkeit bedeutet in diesem Zusammenhang eine verbesserte Annäherung des rechnerisch ermittelten Wertes an die tatsächlichen Verhältnisse.This demonstrates the importance of forming the value for the delay time as accurately as possible. An increase in accuracy in this context means an improved approximation of the calculated value to the actual conditions.
Erfindungsgemäß wird zusätzlich zur Abhängigkeit der Verzugszeit von der Batteriespannung die Abhängigkeit vom Saugrohrdruck bei der Ansteuerung des TEVs berücksichtigt.According to the invention, in addition to the dependence of the delay time on the battery voltage, the dependence on the intake manifold pressure in the control of the TEVs is taken into account.
Dies kann mittels einer separat zu modellierenden Kennlinie, mittels eines mehrdimensionalen Kennfelds oder auf Basis einer analytischen Modellierung geschehen.This can be done by means of a characteristic to be modeled separately, by means of a multi-dimensional map or on the basis of an analytical modeling.
Neben der Batteriespannung sind sowohl die Werte des Saugrohr- und des Umgebungsdrucks als auch die daraus zu bestimmenden Werte des Differenzdrucks oder das Druckverhältnisses als Eingangsgrößen denkbar.In addition to the battery voltage, both the values of the intake manifold and the ambient pressure as well as the values of the differential pressure or the pressure ratio to be determined from this are conceivable as input variables.
Saugrohr- und Umgebungsdruck werden beispielsweise von der Sensorik 8 geliefert. Sie können aber bekanntlich auch aus anderen Betriebsparametern des Motors wie Ansaugluftmenge und Ansauglufttemperatur errechnet werden.Saugrohr- and ambient pressure, for example, supplied by the
Der Differenzdruck bezieht sich beispielsweise auf die Differenz zwischen Umgebungsdruck und Saugrohrdruck. Analog bezieht sich das Druckverhältnis auf das Verhältnis des Umgebungsdruckes zum Saugrohrdruck. Falls im Tankentlüftungssystem, beispielsweise zur Diagnose, ein Drucksensor eingesetzt wird, kann dieser den Umgebungsdruck ersetzen. Selbstverständlich kann auch die Druckdifferenz (oder das Druckverhältnis) direkt über dem Tankentlüftungsventil, d.h. aus den Drücken auf beiden Seiten des Tankentlüftungsventils gemessen und benutzt werden.The differential pressure refers, for example, to the difference between ambient pressure and intake manifold pressure. Analogous the pressure ratio refers to the ratio of the ambient pressure to the intake manifold pressure. If a pressure sensor is used in the tank ventilation system, for example for diagnosis, it can replace the ambient pressure. Of course, the pressure difference (or the pressure ratio) directly above the tank vent valve, ie measured from the pressures on both sides of the tank venting valve and used.
Bei heute üblichen stromlos geschlossenen Tankentlüftungsventilen wirkt ein höherer Saugrohrunterdruck (niedrigerer absoluter Saugrohrdruck) schließend auf den beweglichen Anker des Tankentlüftungsventils. Bei dieser Bauart wirkt der höhere Saugrohrunterdruck der Ventilöffnung entgegen und damit vergrößernd auf die Verzugszeit.In today normally closed tank vent valves, a higher Saugrohrunterdruck (lower absolute intake manifold pressure) acts closing on the movable armature of the tank venting valve. In this design, the higher intake manifold vacuum counteracts the valve opening and thus increases the delay time.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch berücksichtigt, dass bei höherem Saugrohrunterdruck die rechnerisch gebildete Verzugszeit ebenfalls vergrößert wird.According to the invention this is taken into account by the fact that at higher intake manifold vacuum, the calculated delay time is also increased.
Bei einer anderen Bauart des Ventils, bei dem ein höherer Saugrohrunterdruck die reale Verzugszeit verringert, muß dann auch die rechnerisch gebildete Verzugszeit verringert werden.In another type of valve in which a higher intake manifold vacuum reduces the real delay time, then the calculated delay time must be reduced.
Ein Beispiel der Ansteuersignalbildung ist im Flussdiagramm der Fig. 3 dargestellt.An example of the drive signal formation is shown in the flowchart of FIG.
Das Ausmaß der Vergrößerung als Funktion der genannten Drücke wird mittels einer separat zu modellierenden Kennlinie, mittels eines mehrdimensionalen Kennfeldes oder auf der Basis einer rechnerischen Modellierung berücksichtigt. Dies sind dem Fachmann geläufige Maßnahmen, die keiner ausführlichen Erläuterung bedürfen.The extent of the magnification as a function of the stated pressures is taken into account by means of a characteristic to be modeled separately, by means of a multi-dimensional characteristic map or on the basis of a computational modeling. These are measures familiar to the person skilled in the art, which require no detailed explanation.
Die genannte Kennlinie und/oder das Kennfeld ist im Steuergerät abgelegt. Das Steuergerät enthält weiter ein Programm zur Ansteuerung des Tankentlüftungsventils in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern wie Ansaugluftmenge, Drehzahl etc. Ein solche Steuerung ist bspw. in der US 4 683 861 beschrieben. Bei einer Periodendauer des Ansteuertastverhältnisses von beispielsweise 100 Millisekunden und dem schon weiter oben als Beispiel genannten gewünschten realen Tastverhältnis von 1,67% ergibt sich eine gewünschte reale Öffnungsdauer OD von 1,67ms. Das tatsächliche Ansteuersignal AS wird beispielsweise auf folgende Weise bestimmt:
In Fig. 3 wird dazu im Schritt 1 die gewünschte Öffnungsdauer OD bestimmt. Im Schritt 2 wird die Verzugszeit tv durch Kennfeldzugriff, Kennlinienzugriff oder durch Berechnung bestimmt. Das Kennfeld oder die Kennlinie oder die für die Berechnung wesentlichen Abhängigkeiten werden beispielsweise einmal für einen Fahrzeugtyp bestimmt. Sie können auch on Board korrigiert werden, wie es aus der US 5 873 350 bekannt ist.In Fig. 3, the desired opening duration OD is determined in
Im Fall eines Kennfeldes, das durch mehrere Kenngrößen adressierbar ist, können der Einfluss des Saugrohrdrucks und der Batteriespannung in einem gemeinsamen Kennfeld berücksichtigt werden, das mit dem Saugrohrdruck und der Batteriespannung als Eingangsgrößen adressiert wird. Ergänzend zum Saugrohrdruck ist der Wert des Umgebungsdruck als Eingangsgröße verwendbar. Alternativ zum Saugrohrdruck können Werte für die Differenz oder das Verhältnis der Drücke auf beiden Seiten des Tankentlüftungsventils als Eingangsgröße dienen. Der so bestimmte tv-Wert enthält dann bereits eine Batteriespannungskorrektur (tv = tv(Ubatt, Druckgrößen).In the case of a map that can be addressed by several parameters, the influence of the intake manifold pressure and the battery voltage can be taken into account in a common map, which is addressed with the intake manifold pressure and the battery voltage as input variables. In addition to the intake manifold pressure, the value of the ambient pressure can be used as the input variable. Values for the difference or the ratio of the pressures on both sides of the tank venting valve can serve as an input variable as an alternative to the intake manifold pressure. The tv value determined in this way then contains already a battery voltage correction (tv = tv (Ubatt, print sizes).
Im Fall einer Kennlinie
tv = tv(Saugrohrdruckeinfluss), die nur vom Saugrohrdruckeinfluss adressiert wird, ist die Batteriespannung durch eine getrennte Korrektur zu berücksichtigen.In the case of a characteristic
tv = tv (intake manifold pressure influence), which is addressed only by the intake manifold pressure influence, the battery voltage by a separate correction is taken into account.
Im Schritt 3 wird dann das reale Ansteuertastverhältnis als Summe AS = OD + tv bestimmt.In
Claims (6)
- Method for the periodically clocked actuation of a flow control valve, the opening cross section of which follows its actuation signal with a delay by a delay time tv, and in which a value for the delay time is taken into account when forming the actuation signal, characterized in that the induction pipe pressure is taken into account when forming the value for the delay time.
- Method according to Claim 1, characterized in that in the case of tank vent valves with a real delay time which increases in the event of a higher induction pipe subatmospheric pressure, the delay time formed by calculation is likewise increased.
- Method according to Claim 1, characterized in that in the case of tank vent valves with a real delay time which reduces in the event of a higher induction pipe subatmospheric pressure, the delay time formed by calculation is likewise reduced.
- Method according to Claim, 1, 2 or 3, characterized in that the influence of the induction pipe pressure is taken into account by means of a characteristic curve which can be separately modelled, by means of a multidimensional characteristic diagram or on the basis of computer modelling.
- Method according to Claim 4, characterized in that- the values for the induction pipe pressure and the ambient pressure or the values for the induction pipe pressure and the pressure on the side of the tank vent valve which faces away from the induction pipe,- or the values for the pressure difference which can be determined therefrom,- or the values for the pressure ratio which can be determined therefrom,all serve as input variables for the characteristic curve, the characteristic diagram or the computer modelling.
- Electronic control device for carrying out at least one of the methods according to Claims 1-5.
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