DE10057013B4

DE10057013B4 - Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE10057013B4
Application number: DE10057013A
Authority: DE
Inventors: Tsukasa Kariya Kuboshima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-11-18
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2020-11-18
Also published as: DE10057013A1; JP2001140687A; JP4304793B2

Abstract

Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem für einen Verbrennungsmotor (1) mit einer Vielzahl von Zylindern, wobei das Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem eine Luft/Kraftstoff-Verhältnismesseinrichtung (11) zum Messen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines von den verschiedenen Zylindern ausgelassenen Abgases und eine EGR-Einrichtung (12, 13, 14) zum Rückführen eines Teils des Abgases zu einem Einlasskanal (6, 7) des Motors (1) aufweist, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem ist
gekennzeichnet durch
eine Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisberechnungseinrichtung (15) zum Berechnen eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage eines momentanen Betriebszustandes des Motors (1);
eine Einzelzylinder-Luft/Kraftstoff-Verhältnisberechnungseinrichtung (15) zum Berechnen eines ersten charakteristischen Wertes, der ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis der jeweiligen Zylinder darstellt, auf der Grundlage einer Abgabe von der Luft/Kraftstoff-Verhältnismesseinrichtung (11);
eine Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisberechnungseinrichtung (15) zum Berechnen eines zweiten charakteristischen Wertes, der ein Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Vielzahl von Zylindern darstellt, auf der Grundlage der Abgabe der Luft/Kraftstoff-Verhältnismesseinrichtung (11); und
eine Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung (15), die die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinder und das Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Vielzahl von Zylindern so steuert, dass das durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnismesseinrichtung...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5.
Die Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsmotors beeinflusst direkt die Motorleistung und die Emissionsmenge. Des Weiteren beeinflusst auch die EGR-(Abgasrückführungs-)Menge des Verbrennungsmotors direkt die Emissionsmenge. Es ist daher kritisch, die Kraftstoffeinspritzmenge und die EGR-Menge auf ihre vorbestimmten Werte genau zu steuern. Jedoch können sich die Kraftstoffeinspritzmenge und die EGR-Menge aufgrund der Änderungen der Verhaltensweisen der Kraftstoffeinspritzventile und der EGR-Ventile, der Änderung des Umgebungszustandes um diese Ventile herum, des Alterns dieser Ventile und/oder anderer Faktoren ändern.
Die Emissionsmenge ist eng verbunden mit einer Sauerstoffkonzentration (einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis) des Abgases. Besonders bei einem Dieselmotor ist es kritisch, die Rußmenge (Dieselruß) in dem Abgas zu reduzieren. Da der Ruß erzeugt wird, wenn Sauerstoff in den Zylindern des Motors während einem Verbrennungstakt örtlich verringert wird, ist die Rußmenge eng verbunden mit der Sauerstoffkonzentration des Abgases. Infolgedessen kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in vorteilhafter Weise als eine Richtzahl verwendet werden, um die Emissionsmenge (insbesondere Dieselruß) des Motors auf einen vorbestimmten Wert zu korrigieren.
Aus dem Stand der Technik sind Systeme bekannt, die eine Regelung der Kraftstoffeinspritzmenge und der EGR-Menge auf der Grundlage des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vorsehen. Zum Beispiel offenbart die japanische ungeprüfte Patentdruckschrift JP-2-61347 A ein Kraftstoffeinspritzregelsystem für einen Dieselmotor, das die Emissionsmenge auf einen vorbestimmten Wert regelt, indem es die EGR-Menge einstellt und damit ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einen vorbestimmten Wert korrigiert, während der Motor in dem EGR-Bereich arbeitet, oder indem es eine Durchschnittskraftstoffeinspritzmenge von allen Zylindern einstellt und damit das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf den vorbestimmten Wert korrigiert, während der Motor in dem Nicht-EGR-Bereich arbeitet.
Während der Dieselmotor in dem Nicht-EGR-Bereich (Hochlastbereich) oder während einem relativen Hochlastabschnitt in dem EGR-Bereich arbeitet, bewirken Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen von den Zylindern (falls diese auftreten) einen Anstieg der Rußmenge, selbst wenn ein mit einem Sensor gemessenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis (ein Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnis von allen Zylindern) des Motors auf seinen Sollwert eingestellt ist. Wenn die Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen von den Zylindern ansteigen, steigt die Rußmenge ebenfalls an. Da das System gemäß dem Stand der Technik diese Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen nicht kompensieren kann, kann die Rußmenge nicht hinreichend reduziert werden.
Als ein anderes Beispiel offenbart die japanische ungeprüfte Patentdruckschrift JP-9-203337 A ein Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelsystem für einen Verbrennungsmotor. Dieses System kompensiert die Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen der Zylinder. Das System berechnet das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von jedem Zylinder auf der Grundlage einer Abgabe eines Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors des Systems und die Auslasszeiten von jedem Zylinder und führt eine Regelung der Kraftstoffeinspritzmenge von jedem Zylinder auf der Grundlage des berechneten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des jeweiligen Zylinders aus.
Falls dieses System auf den Dieselmotor angewendet wird, ist zum Bestimmen der Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen der Zylinder eine sehr genaue Messung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses aufgrund der hohen Sauerstoffkonzentration des Abgases erforderlich, während der Motor in dem Niedriglastzustand arbeitet. Jedoch ist diese sehr genaue Messung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in der Praxis schwierig.
Des Weiteren hat die Messung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mit dem Sensor die folgenden Probleme:

1. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors wird üblicherweise zum Beispiel mit einem Grenzstromsauerstoffsensor gemessen, dessen Abgabe sich hauptsächlich in Abhängigkeit des Umgebungsdrucks, d. h. des Abgasdruckes ändert und sich erhöht, wenn sich der Abgasdruck erhöht. Falls solch ein Sensor auf den Dieselmotor angewendet wird, bewirkt das starke Abgaspulsieren des Dieselmotors daher eine periodische Änderung der Sensorabgabe, selbst wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis unverändert bleibt. Jedes Intervall der vorstehend erwähnten periodischen Änderung ist im Wesentlichen gleich wie ein Motorzyklus/Zylinderanzahl (zum Beispiel tritt die periodische Änderung einmal alle 180° Kurbelwinkel bei einem Vierzylinderverbrennungsmotor auf). Der Änderungsgrad der Sensorabgabe ändert sich in Abhängigkeit des momentanen Betriebszustands des Motors, so dass es schwierig ist, die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse korrekt zu erfassen. Insbesondere ist dieses Problem bedenklich, wenn man versucht, die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinder mit einem einzigen Sensor zu erfassen, und die genaue Messung der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse des verschiedenen Zylinder und die Regelung des Motors auf der Grundlage der gemessenen Luft/Kraftstoff-Verhältnisse können äußerst kompliziert sein.
2. Das von einem Auslassventil des Verbrennungsmotors ausgelassene Abgas braucht Zeit, um den in einem Auslassrohr angeordneten Sensor zu erreichen, so dass es bei dieser Messung eine wirkliche Zeitverzögerung gibt, wobei sich diese Zeitverzögerung in Abhängigkeit des momentanen Betriebszustands des Motors ändert. Daher ist es ohne die Berücksichtigung dieser Zeitverzögerung unmöglich, die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinder genau zu messen, falls man versucht, die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinder mit der Abgabe des einzigen Sensors zu erfassen.
3. Insbesondere bei dem Dieselmotor ist die Verbrennung bei jedem Motorzyklus zeitlich und räumlich nicht stabil, und das gemessene Luft/Kraftstoff-Verhältnis ändert sich von Zyklus zu Zyklus, da die Kraftstoffverbrennung von der Selbstzündung des Kraftstoffes abhängt.
4. Bei dem Dieselmotor ändert sich ein Verhältnis von in einem Zylinder verwertetem Sauerstoff (Sauerstoffverwertungsverhältnis), wenn sich der Umgebungsdruck ändert (zum Beispiel passiert dies, wenn sich ein Fahrzeug von einer niedrigen Höhe zu einer großen Höhe bewegt) oder wenn sich der Kraftstoffeinspritzdruck ändert (zum Beispiel passiert dies, wenn sich das Verhalten und/oder die Eigenschaften des Kraftstoffeinspritzsystems ändern). Wenn sich das Sauerstoffverwertungsverhältnis ändert, ändert sich eine Beziehung zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und der Rußmenge derart, wie dies in den 3 und 4 gezeigt ist. Falls ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis ungeachtet dieser Änderungen konstant festgelegt wird, kann daher die Rußmenge nicht auf einen vorbestimmten Wert geregelt werden.

WO 96/35048 A1 offenbart eine zylinderindividuelle Lambdaregelung in Verbindung mit einer Lambdaregelung für das gesamte Abgas aller Zylinder. Dazu werden zwei Regelkreise definiert. Auf Basis der gemessenen Sondenspannung einer Lambdasonde wird ein Lambda-Istwert ermittelt. Die zylinderindividuellen Lambdawerte werden zu bestimmten zeitlichen Lagen des abgetasteten Lambdasondesignals ermittelt. Bei der Lambdaregelung für das gesamte Abgas aller Zylinder wird ein Mittelwert für alle Zylinder bestimmt. Abhängig von der Last wird der Lambda-Sollwert berechnet.
Das „Kraftfahrtechnische Taschenbuch/Bosch, 22. Aufl., Düsseldorf, VDI-Verlag, 1995” beschreibt auf Seite 530 f einen üblichen Ablauf einer Abgasreinigung und einer Abgasprüfung.
Wie dies bereits in der Offenlegungsschrift DE 37 10 081 A1 gezeigt ist, ist es im Stand der Technik zudem bekannt, die Kraftstoffeinspritzung bei Verbrennungsmotoren in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebshöhe zu steuern. Abhängig von der tatsächlichen Betriebshöhe über Normalnull wird eine Höhenkorrektur vorgenommen, indem die zugeführte Kraftstoffmenge so angepasst wird, dass die vorgegebenen Mischungsanteile des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei abnehmender Luftdichte eingehalten werden. Bei zunehmender Betriebshöhe wird also die zugeführte Kraftstoffmenge verringert, um ein anfetten des Gemischs zu verhindern, was zu einer erhöhten Rußbildung führen würde.
Wie dies bereits vorstehend beschrieben ist, gibt es bei der Regelung der Emissionsmenge auf der Grundlage des gemessenen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gemäß dem Stand der Technik viele Probleme.
Die vorliegende Erfindung richtet sich an die vorstehend erwähnten Probleme, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem für einen Verbrennungsmotor vorzusehen, das die von dem Motor ausgelassene Emissionsmenge und insbesondere den Dieselruß reduziert, bei dem eine Abgabe einer Luft/Kraftstoff-Verhältnismesseinrichtung auf der Grundlage eines momentanen Betriebszustands des Motors in geeigneter Weise verarbeitet wird und bei dem anschließend das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einen vorbestimmten Wert gesteuert wird, indem die Kraftstoffeinspritzmenge von jedem Zylinder eingestellt wird oder die EGR-Menge eingestellt wird.
Diese Aufgabe wird jeweils durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystems mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung, den angehängten Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen verständlich.
1 zeigt eine Systemabbildung eines Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystems;
2 zeigt ein Flussdiagramm von Betriebsweisen einer Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung;
3 zeigt eine Korrelationsabbildung der Rußmenge in Abhängigkeit des Einlassdruckes;
4 zeigt eine Korrelationsabbildung der Rußmenge in Abhängigkeit des Kraftstoffeinspritzdruckes;
5 zeigt eine Korrelationsabbildung der Rußmenge in Abhängigkeit der Abweichung des Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses;
6 zeigt eine Korrelationsabbildung der Rußmenge in Abhängigkeit der Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen der Zylinder;
7 zeigt eine Drehmomentkurve eines EGR-Bereiches eines Motors;
8 zeigt ein Flussdiagramm von Betriebsweisen zum Berechnen der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse;
9 zeigt ein Zeitdiagramm einer Zeitverzögerung eines Sauerstoffsensors;
10 zeigt eine graphische Darstellung der Abgaben des Sauerstoffsensors, die in Intervallen von allen 10°-Kurbelwinkel über eine Vielzahl von Motorzyklen abgefragt werden;
11 zeigt eine graphische Darstellung einer durchschnittlichen Abgabe eines Sauerstoffsensors, wobei der Durchschnitt für verschiedene Zylinder genommen wird;
12 zeigt eine Korrelationsabbildung des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit des Einlassdruckes; und
13 zeigt eine Korrelationsabbildung des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit des Kraftstoffeinspritzdruckes.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden nun Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben, die auf einen Vierzylinderdieselmotor angewendet werden.
Gemäß der 1, die ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem für einen Dieselmotor 1 zeigt, ist ein Kraftstoffeinspritzventil 2 der Solenoid-Bauart an jedem Zylinder vorgesehen. Dem Kraftstoffeinspritzventil 2 wird Kraftstoff mit hohem Druck von einer Hochdruckkraftstoffpumpe 3 durch eine gemeinsame Leitung 4 (Druckaufbaukammer) zugeführt, und es spritzt Kraftstoff mit hohem Druck in die entsprechenden Zylinder ein, wenn das Solenoidventil geöffnet ist.
Die gemeinsame Leitung 4 ist mit einem Kraftstoffeinspritzdrucksensor 5 zum Erfassen eines inneren Druckes (Kraftstoffeinspritzdruck) in der gemeinsamen Leitung 4 vorgesehen.
Der Dieselmotor 1 steht in Verbindung mit einem Einlasskanal zum Aufnehmen von frischer Luft in die verschiedenen Zylinder, und er steht auch in Verbindung mit einem Auslasskanal zum Auslassen von Abgas, das durch die Verbrennung in den verschiedenen Zylindern erzeugt wird.
Der Einlasskanal hat ein Einlassrohr 6, das frische Luft durch einen (nicht gezeigten) Luftfilter einleitet, und einen Einlasskrümmer 7, der das Einlassrohr 6 mit den verschiedenen Zylindern 7 verbindet. In dem Einlassrohr 6 ist ein Einlassdrucksensor 8 angeordnet.
Der Auslasskanal hat ein Auslassrohr 9, das mit der Atmosphäre in Verbindung steht, und einen Auslasskrümmer 10, der das von den verschiedenen Zylindern ausgelassene Abgas zu dem Auslassrohr 9 leitet. In dem Auslassrohr 9 ist ein Sauerstoffsensor 11 (Luft/Kraftstoff-Verhältnismesseinrichtung) zum Messen einer Sauerstoffkonzentration (Luft/Kraftstoff-Verhältnis) des Abgases angeordnet.
Der Sauerstoffsensor 11 ist ein Grenzstromsauerstoffsensor 11, der bei Benzinmotoren weitverbreitet eingesetzt wird. Der Sensor 11 liefert eine Abgabe, die proportional zu der Sauerstoffkonzentration ist. Die Abgabe des Sensors 11 erhöht sich, wenn sich der Abgasdruck erhöht, selbst wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas unverändert bleibt, da die Abgabe des Sensors 11 druckabhängig ist.
Eine EGR-Leitung 12 zum Rückführen eines Teils des Abgases in das Einlassrohr 6 verbindet das Auslassrohr 9 mit dem Einlassrohr 6, und ein EGR-Ventil 13 ist in der EGR-Leitung 12 angeordnet. Die Ventilstellung des EGR-Ventils 13 wird durch ein EGR-Steuerventil 14 eingestellt, und der durch die EGR-Leitung 12 durchtretende Abgasdurchsatz (die EGR-Menge) wird durch die Ventilstellung des EGR-Ventils 13 gesteuert.
Das ganze System ist durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) 15 gesteuert, die eine Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung ausführt. Der Sauerstoffsensor 11, der Kraftstoffeinspritzdrucksensor 5, der Einlassdrucksensor 8, ein Motordrehzahlsensor 16, ein Beschleunigungspedalstellungssensor 17 sowie andere Sensoren sind mit den Eingängen der ECU 5 verbunden, die im Allgemeinen für einen elektronisch gesteuerten Dieselmotor verwendet werden. Die Kraftstoffeinspritzventile 2, das EGR-Steuerventil 14, die Hochdruckkraftstoffpumpe 3 und dergleichen sind mit den Ausgängen der ECU 15 verbunden.
Die ECU 15 berechnet die Kraftstoffeinspritzzeit, die Kraftstoffeinspritzmenge, die EGR-Menge und dergleichen auf der Grundlage der von den vorstehend erwähnten Sensoren zugeführten Sensorsignalen und steuert elektronisch die Hochdruckkraftstoffpumpe 3, die Kraftstoffeinspritzventile 2 und das EGR-Steuerventil 14 auf der Grundlage der berechneten Ergebnisse.
Falls jedoch die Kraftstoffeinspritzmengen der verschiedenen Zylinder oder die EGR-Menge aufgrund der Änderungen der Verhalten der Kraftstoffeinspritzventile 2 und des EGR-Ventils 13, der Änderungen des Umgebungszustands um diese Ventile herum, der Alterung dieser Ventile und/oder anderer Faktoren von einem vorbestimmten Wert abweicht, kann die Rußmenge ansteigen.
Daher wird bei diesem System das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch den Sauerstoffsensor 11 gemessen, das mit der Emissionsmenge (insbesondere Ruß) des Dieselmotors 1 eng verbunden ist. Anschließend werden die Kraftstoffeinspritzmenge von jedem Zylinder und die EGR-Menge auf der Grundlage des gemessenen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gesteuert, um die Emissionsmenge (insbesondere Ruß) auf ein akzeptables Niveau zu reduzieren.
Die ECU 15 ist so programmiert, dass sie die in der 2 gezeigten Ablaufschritte ausführt, um die Kraftstoffeinspritzmenge von jedem Zylinder und die EGR-Menge auf der Grundlage des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu korrigieren.
Schritt 100: Der momentane Betriebszustand des Motors 1 wird auf der Grundlage der Motordrehzahl, der Beschleunigungspedalstellung, des Vakuumdrucks und verschiedener anderer Sensordaten eingelesen.
Schritt 101: Ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (Soll-Sauerstoffkonzentration des Abgases) wird zum Beispiel auf der Grundlage einer in der ECU 15 gespeicherten Abbildung und der bei dem Schritt 100 erhaltenen Daten bestimmt.
Schritt 102: Ein gegenwärtiges Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird auf der Grundlage eines Abgabesignals von dem Sauerstoffsensor 11 eingelesen.
Schritt 103: Ein Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnis von allen Zylindern und Luft/Kraftstoff-Verhältnisse von jedem Zylinder werden in einer nachfolgend beschriebenen Art und Weise berechnet.
Schritt 104: Es wird bestimmt, ob die Motorlast (Ausgangsdrehmoment) größer ist als ein vorbestimmter Wert. Genauer gesagt wird bestimmt, ob die gemessene Beschleunigungspedalstellung oder die bestimmte Kraftstoffeinspritzmenge, die durch die ECU 15 berechnet ist, größer sind als ein vorbestimmter Wert, indem sie mit diesem verglichen werden.
Falls bei dem Schritt 104 bestimmt ist, dass die Motorlast niedrig ist (d. h. NEIN), schreitet die Steuerung zu einem Schritt 105 weiter.
Falls die Motorlast niedrig ist, wird die EGR-Steuerung so ausgeführt, dass NOx in dem Abgas (in dem Bereich, der gemäß der 7 durch (1) und (2) bezeichnet ist) reduziert wird. Während des Weiteren die Motorlast niedrig ist, bewirken die Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen der Zylinder keine wesentliche Änderung der Rußmenge, wie dies in der 6 gezeigt ist. Falls andererseits das Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Zylinder aufgrund der Abweichung der EGR-Menge von dem Sollwert abweicht, ist die Emissionsmenge (insbesondere Ruß) wesentlich erhöht, wie dies in der 5 gezeigt ist.
Daher wird bei einem Schritt 105 der folgende Vorgang ausgeführt, um zu bestimmen, ob die EGR-Menge korrigiert werden muss.
Schritt 105: Es wird bestimmt, ob eine bei dem Schritt 103 berechnete Abweichung des Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von dem bei dem Schritt 101 berechneten Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis kleiner ist als ein vorbestimmter Wert.
Falls bei dem Schritt 105 bestimmt wird, dass die Abweichung des Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses größer oder gleich ist wie der vorbestimmte Wert (d. h. NEIN), schreitet die Steuerung zu einem Schritt 106 weiter.
Schritt 106: Da die Abweichung des Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses relativ zu dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis groß ist, wird das EGR-Steuerventil 14 auf der Grundlage der Abweichung gesteuert und die Ventilstellung des EGR-Ventils 13 wird geändert, um die EGR-Menge zu korrigieren. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird auf den vorbestimmten Wert gesteuert, so dass die Emissionsmenge reduziert werden kann. Somit korrigiert der Schritt 106 die EGR-Menge bei einem Niedriglastzustand.
Falls jedoch bei dem Schritt 104 bestimmt ist, dass die Motorlast hoch ist (d. h. JA), schreitet die Steuerung zu einem Schritt 107 weiter.
Schritt 107: Es wird bestimmt, ob die bei dem Schritt 103 berechneten Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinder Änderungen zeigen, die größer sind als ein vorbestimmter Wert. Falls bestimmt wird, dass die Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen der Zylinder größer oder gleich sind wie der vorbestimmte Wert (d. h. NEIN), schreitet die Steuerung zu einem Schritt 108 weiter.
Schritt 108: Die Kraftstoffeinspritzmenge von jedem Zylinder wird korrigiert. Das bedeutet, dass die großen Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen der Zylinder ein Ansteigen der Emissionsmenge bewirken, während die Motorlast hoch ist, wie dies in der 6 gezeigt ist. Daher wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von jedem Zylinder eingestellt, um die Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen der Zylinder zu minimieren und um die Emissionsmenge zu reduzieren. Genauer gesagt, falls ein bestimmter Zylinder ein niedriges Luft/Kraftstoff-Verhältnis und damit eine niedrige Sauerstoffkonzentration hat, wird die Kraftstoffeinspritzmenge dieses Zylinders reduziert. Falls andererseits der bestimmte Zylinder ein hohes Luft/Kraftstoff-Verhältnis und damit eine hohe Sauerstoffkonzentration hat, wird die Kraftstoffeinspritzmenge dieses Zylinders erhöht. Somit korrigiert der Schritt 107 die Einspritzmenge bei einem Hochlastzustand und bei einem Nicht-EGR-Zustand.
Falls bei dem Schritt 107 bestimmt ist, dass die Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen der Zylinder kleiner sind als der vorbestimmte Wert (d. h. JA), schreitet die Steuerung zu einem Schritt 109 weiter.
Schritt 109: Es wird ähnlich wie bei dem Schritt 105 bestimmt, ob eine bei dem Schritt 103 berechnete Abweichung des Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von dem bei dem Schritt 101 berechneten Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis kleiner ist als ein vorbestimmter Wert.
Die Schritte 107 und 109 sollen in dieser Reihenfolge ausgeführt werden (das heißt, dass der Schritt 109 nach dem Schritt 107 ausgeführt werden soll). Der Grund für diese bestimmte Reihenfolge ist, dass eine absenkende Einstellung des Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eine weitere Sauerstoffverknappung in dem Zylinder bewirkt, der schon unter einer Sauerstoffverknappung infolge der Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen leidet, falls die Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen der Zylinder größer oder gleich sind wie der vorbestimmte Wert, was mehr Ruß erzeugt. Falls andererseits die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinder zuerst korrigiert werden, indem die Kraftstoffeinspritzmengen der verschiedenen Zylinder eingestellt werden, und anschließend das Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Zylinder korrigiert wird, kann das beschriebene Problem gelindert werden.
Falls bei dem Schritt 109 bestimmt wird, dass die Abweichung des Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis größer oder gleich ist wie der vorbestimmte Wert (d. h. NEIN), schreitet die Steuerung zu einem Schritt 110 weiter.
Schritt 110: Es wird bestimmt, ob der momentane Betriebszustand des Motors in dem EGR-Bereich ist. Falls bestimmt wird, dass der momentane Betriebszustand des Motors in dem EGR-Bereich ist (d. h. JA), schreitet die Steuerung zu einem Schritt 111 weiter.
Schritt 111: Die EGR-Menge wird bei einem Hochlastzustand korrigiert.
Falls andererseits bei dem Schritt 110 bestimmt wird, dass der momentane Betriebszustand des Motors nicht in dem EGR-Bereich ist (d. h. NEIN), schreitet die Steuerung zu einem Schritt 112 weiter.
Schritt 112: Die Durchschnittskraftstoffeinspritzmenge von allen Zylindern wird bei einem Nicht-EGR-Zustand korrigiert. Das bedeutet, dass die Kraftstoffeinspritzmengen aller Zylinder in gleicher Weise erhöht oder verringert werden.
Anstatt eines Einstellens der Kraftstoffeinspritzmenge wird die EGR-Menge eingestellt, um die Abweichung des Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei den Schritten 106 und 111 zu korrigieren, was nachfolgend begründet wird.
In dem Bereich, bei dem die EGR vorgesehen ist, ist die Motorlast relativ gering verglichen mit dem Volllastzustand, wie dies in der 7 gezeigt ist. Falls die Kraftstoffeinspritzmenge in solch einem Bereich erhöht oder verringert wird, ändert sich die Motorleistung schnell und erheblich, was unerwünschte Wirkungen auf die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs hervorruft. Um dieses Problem zu verhindern, wird die EGR-Menge anstatt der Kraftstoffeinspritzmenge gesteuert.
Unter Bezugnahme auf ein in der 8 gezeigtes Flussdiagramm wird nun das Verfahren zum Berechnen des Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von allen Zylindern und der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinder bei dem Schritt 103 beschrieben.
Schritt 102: Die Abgabe des Sauerstoffsensors 11 wird zum Beispiel alle 10° Kurbelwinkel (CA) abgefragt.
Schritt 200: Das Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnis von den Zylindern wird berechnet, indem von den Signalen (Sensorabgaben) der Durchschnitt gebildet wird, die bei dem Schritt 102 über einen Motorzyklus (720° Kurbelwinkel bei dem Vierzylindermotor) abgefragt wurden.
Schritt 201: Die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinder werden berechnet.
Die von den verschiedenen Zylindern des Vierzylindermotors ausgelassenen Abgase können den Sauerstoffsensor 11 in der folgenden Reihenfolge erreichen: Das Abgas des Zylinders #1, das Abgas des Zylinders #3, das Abgas des Zylinders #4 und das Abgas des Zylinders #2, wie dies in der 9 gezeigt ist. Während dieser Stufe erreicht jedes Abgas den Sauerstoffsensor 11 bei einer Zeitverzögerung (ΔCA, in der 9 gezeigt), und diese Zeitverzögerung verringert sich, wenn sich die Motordrehzahl erhöht oder wenn sich die Motorlast erhöht. Daher wird auf der Grundlage des bei dem in dem Schritt 100 eingelesenen Motorzustands ΔCA berechnet (der Kurbelwinkel des Motors 1, der erforderlich ist, damit das von dem Zylinder #1 ausgelassene Abgas beim Erfassen von #1 TDC den Sauerstoffsensor 11 erreicht).
Schritt 202: Von den abgefragten Signalen wird auf der Grundlage des bei dem Schritt 201 berechneten ΔCA alle 180° Kurbelwinkel der Durchschnitt gebildet, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von jedem Zylinder vorzusehen. Zum Beispiel wird ein Durchschnittswert von 0 bis 180° Kurbelwinkel als ein Wert von Zylinder #1 interpretiert, ein Durchschnittswert von 180 bis 360° Kurbelwinkel wird als ein Wert von Zylinder #3 interpretiert, ein Durchschnittswert von 360 bis 540° Kurbelwinkel wird als ein Wert von Zylinder #4 interpretiert und ein Durchschnittswert von 540 bis 720° Kurbelwinkel wird als ein Wert von Zylinder #2 interpretiert. Auf diese Weise wird der Einfluss des Abgaspulsierens im Wesentlichen beseitigt.
Bei dem Dieselmotor 1 ändert sich die Verbrennung von Zyklus zu Zyklus sehr, wie dies in der 10 gezeigt ist, so dass es schwierig ist, genaue Luft/Kraftstoff-Verhältnisse zu erhalten (insbesondere Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinder). Daher werden bei den Schritten 203 bis 207 von dem bei dem Schritt 200 berechneten Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnis bzw. von den bei dem Schritt 202 berechneten Luft/Kraftstoff-Verhältnissen der verschiedenen Zylinder über eine Vielzahl von Motorzyklen (zum Beispiel 5 Motorzyklen) des weiteren Durchschnitte gebildet, wie dies nachfolgend beschrieben wird.
Schritt 203: Es wird bestimmt, ob der momentane Betriebszustand des Motors 1 infolge einer Änderung der Motordrehzahl, einer Änderung der Beschleunigungspedalstellung und/oder dergleichen geändert wurde. Falls der momentane Betriebszustand eine große Änderung zeigt (d. h. JA), schreitet die Steuerung zu einem Schritt 204 weiter.
Schritt 204: Der Zähler N wird zurückgesetzt (N = 0) und der Vorgang wird beendet. Die Begründung für das Beenden des Vorgangs ist folgendermaßen: Wenn der momentane Betriebszustand eine große Änderung zum Beispiel aufgrund einer Beschleunigung des Fahrzeugs zeigt, ändern sich die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse von Zeit zu Zeit. Daher können keine genauen Informationen erhalten werden.
Falls andererseits beim Schritt 203 bestimmt wird, dass der momentane Betriebszustand nicht verändert wurde (d. h. NEIN), schreitet die Steuerung zu einem Schritt 205 weiter.
Schritt 205: Es wird bestimmt, ob der Zähler N einen vorbestimmten Wert erreicht hat (zum Beispiel N = 5). Falls nicht (d. h. NEIN), werden das berechnete Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Zylinder und die berechneten Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinder gespeichert, und die Steuerung schreitet zu einem Schritt 206 weiter.
Schritt 206: Der Zähler N wird um 1 erhöht (N = N + 1) und die Steuerung kehrt zu dem Schritt 102 zurück, um die Schritte 102 bis 203 zu wiederholen.
Falls der Zähler N bei dem Schritt 205 den vorbestimmten Wert erreicht hat (d. h. JA), schreitet die Steuerung alternativ zu einem Schritt 207 weiter.
Schritt 207: Von den bei dem Schritt 205 für die letzten N Zyklen gespeicherten Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnissen der Zylinder bzw. den Luft/Kraftstoff-Verhältnissen der verschiedenen Zylinder werden Durchschnitte gebildet, um ein mittleres Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Zylinder und mittlere Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinder über die letzten N Zyklen zu erhalten.
Wie dies in der 11 gezeigt ist, wird auf diese Weise der Einfluss des Abgaspulsierens und der Änderungen der Motorzyklen in vorteilhafter Weise minimiert, und die passenden Werte entsprechend den Luft/Kraftstoff-Verhältnissen der verschiedenen Zylinder können genauer erhalten werden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, zeigt die Beziehung zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und der Rußmenge im Allgemeinen das folgende Ergebnis. Und zwar erhöht sich die Rußmenge sowohl bei dem Hochlast- als auch bei dem Niedriglastzustand des Motors, wenn die Abweichung des Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis relativ groß ist (5). Wenn sich des Weiteren die Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen der Zylinder erhöhen, erhöht sich die Rußmenge bei dem Hochlastzustand, aber die Rußmenge zeigt keine wesentlichen Änderungen bei dem Niedriglastzustand (6). Angesichts der vorstehend beschriebenen Beziehung zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und der Rußmenge ist es klar, dass die Rußmenge nicht wesentlich reduziert werden kann, wenn der Motor 1 in dem Niedriglastzustand ist (d. h. bei dem relativen Niedriglastzustand in dem EGR-Bereich), selbst wenn die Kraftstoffeinspritzmengen der verschiedenen Zylinder korrigiert sind, um die Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen der Zylinder zu minimieren.
Daher wird bei dem relativen Niedriglastzustand in dem EGR-Bereich anstatt eines Korrigierens der Kraftstoffeinspritzmengen der verschiedenen Zylinder die EGR-Menge korrigiert, um das Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Zylinder zu steuern. Des Weiteren werden bei dem Hochlastzustand (d. h. sowohl bei dem Nicht-EGR-Bereich als auch während dem relativen Hochlastabschnitt in dem EGR-Bereich) die Kraftstoffeinspritzmengen der verschiedenen Zylinder korrigiert, um die Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen der Zylinder zu minimieren. Anschließend wird die Abweichung des Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis korrigiert, um die Rußmenge auf den vorbestimmten Wert zu steuern. Daher kann auf der Grundlage des momentanen Betriebszustands des Motors 1 die passende Steuerung der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinder oder des Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der Zylinder mit dem Sauerstoffsensor 11 erreicht werden, der eine praktikable Genauigkeitsstufe hat, um die Emissionen zu reduzieren.
Bei dem Hochlastzustand des Motors 1 (d. h. in dem Nicht-EGR-Bereich oder während dem relativen Hochlastabschnitt in dem EGR-Bereich) wird die Abweichung des Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses beim Korrigieren der Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen der Zylinder korrigiert, so dass ein Anstieg der Rußmenge bei der Korrektur der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse in vorteilhafter Weise vermieden werden kann.
Wie dies vorstehend erläutert wurde, wird von den Abgaben des Sauerstoffsensors 11 über jedes Intervall ein Durchschnitt gebildet, das gleich ist wie ein Motorzyklus/Zylinderanzahl = 180° Kurbelwinkel, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des entsprechenden Zylinders vorzusehen. Auch wenn das gegenwärtige System auf den Dieselmotor 1 mit der relativ großen Abgaspulsierung angewendet wurde, können daher die genauen Luft/Kraftstoff-Verhältnisse mit dem Grenzstromsauerstoffsensor 11 in geeigneter Weise gemessen werden, der als eine Luft/Kraftstoff-Verhältnismesseinrichtung weit verbreitet ist, während der Einfluss der Abgaspulsierung beseitigt ist.
Des weiteren werden das bei dem Schritt 200 berechnete Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnis und die bei dem Schritt 202 berechneten Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinder bei jedem von mehreren aufeinanderfolgenden Motorzyklen (zum Beispiel 5 Motorzyklen) wiederholt berechnet und anschließend wird davon ein Durchschnitt gebildet, so dass der Einfluss der Verbrennungsänderungen der Motorzyklen wirksam minimiert werden kann, was genauere Messungen der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinder ermöglicht.
Es gibt jedoch einen Fall, bei dem das Abgas eines Zylinders (zum Beispiel Zylinder #1) nicht vollständig von dem Abgas eines anderen Zylinders (zum Beispiel Zylinder #3 oder Zylinder #2) aufgrund von besonderen Formen des Abgasrohres 9, des Einflusses einer Abgasturbine bei einem Turboladermotor und/oder anderen Faktoren getrennt werden kann. Daher ist der Sauerstoffsensor 11 dem gemischten Abgas von diesen Zylindern ausgesetzt. Des Weiteren kann der Sauerstoffsensor 11 aufgrund eines bestimmten Grades einer Ansprechverzögerung des Sauerstoffsensors 11 der Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderung von jedem Zylinder nicht folgen, wenn der Motor bei einer hohen Motordrehzahl betrieben wird. In diesen Fällen sind die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinder, die durch das in der 8 beschriebene Verfahren erhalten werden, nicht die exakten Luft/Kraftstoff-Verhältnisse, aber sie können als ein relatives Verhalten der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinderwerte (erster charakteristischer Wert) betrachtet werden.
Bei diesem System wird anstatt eines direkten Korrigierens der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinder auf das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis eine Abweichung des charakteristischen Wertes von jedem Zylinder minimiert (der Durchschnittswert, der durch ein Bilden eines Durchschnitts der Sensorabgaben über 180° Kurbelwinkel erhalten wird), der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des entsprechenden Zylinders darstellt. Daher sieht die vorliegende Erfindung eine sehr flexible Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung vor, die bei den vorstehend erwähnten Fällen oder dergleichen in geeigneter Weise betrieben werden kann.
Falls des Weiteren bei dem Schritt 101 gemäß der 2 das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis nur auf der Grundlage einiger Motorzustände wie zum Beispiel die Motordrehzahl und die Beschleunigungspedalstellung bestimmt wird, kann die Rußmenge in einigen Fällen nicht so gesteuert werden, dass sie geringer oder gleich ist wie der vorbestimmte Wert. Genauer gesagt passiert dies, wenn sich der Einlassdruck oder der Kraftstoffeinspritzdruck ändern. Zum Beispiel ist bei einer großen Höhe der Umgebungsdruck reduziert verglichen mit demjenigen bei einer niedrigen Höhe, so dass der reduzierte Einlassdruck bei der großen Höhe eine Reduzierung der den Zylindern zugeführten absoluten Sauerstoffmenge hervorruft, selbst wenn dasselbe Luft/Kraftstoff-Verhältnis verwendet wird. Dieses führt zu einer Reduzierung einer Sauerstoffverwertungsrate in den Zylindern während dem Kraftstoffverbrennungstakt. Infolgedessen wird der Bereich des Zylinders ausgedehnt, in dem Sauerstoff örtlich verringert wird, was einen Abstieg der Rußmenge hervorruft.
Des Weiteren kann der Kraftstoffeinspritzdruck reduziert sein, wenn zum Beispiel einige Eigenschaften des Kraftstoffeinspritzventils 2 oder der Soll-Kraftstoffeinspritzdruck verändert werden. Die Reduzierung des Kraftstoffeinspritzdruckes kann die reduzierte Sauerstoffverwertungsrate in den Zylindern während dem Kraftstoffverbrennungstakt bewirken, da sich eine Kraftstoffzerstäubung und ein Vermischen von Luft und Kraftstoff während der Kraftstoffeinspritzung verschlechtern, selbst wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis unverändert bleibt. Infolgedessen ist der Bereich des Zylinders vergrößert, in dem Sauerstoff örtlich verringert wird, was einen Anstieg der Rußmenge hervorruft.
Das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird erhöht, wenn sich der Einlassdruck verringert, wie dies in der 12 gezeigt ist. Das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird ebenfalls erhöht, wenn sich der Kraftstoffeinspritzdruck verringert, wie dies in der 13 gezeigt ist. Auf diese Weise kann die Rußmenge auf den vorbestimmten Wert gesteuert werden, ohne wesentlich von einer Änderung des Einlassdruckes oder einer Änderung des Kraftstoffeinspritzdruckes beeinflusst zu sein.
Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Vierzylinderdieselmotor 1 mit dem Gemeinsame-Leitung-Kraftstoffsystem dargestellt ist, ist die vorliegende Erfindung gleichsam auf andere verschiedene Mehrzylinderverbrennungsmotoren anwendbar, die die Kraftstoffeinspritzmengen von verschiedenen Zylindern einstellen können. Zum Beispiel wird im Falle eines Sechszylindermotors jedes Intervall bei einem Motorzyklus auf 120° Kurbelwinkel abgewandelt (= 720° Kurbelwinkel/6).
Bei dem Dieselmotor 1 korrigiert die ECU 15 die EGR-Menge auf der Grundlage des Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der Zylinder des Motors 1, wenn der Motor 1 während dem relativen Niedriglastabschnitt in dem EGR-Bereich arbeitet. Die ECU 15 korrigiert die Kraftstoffeinspritzmenge von jedem Zylinder auf der Grundlage des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses dieses Zylinders und korrigiert anschließend die EGR-Menge auf der Grundlage des Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der Zylinder, wenn der Motor 1 während dem relativen Hochlastabschnitt in dem EGR-Bereich des Motors 1 arbeitet. Des Weiteren korrigiert die ECU 15 die Kraftstoffeinspritzmenge von jedem Zylinder auf der Grundlage des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses dieses Zylinders und korrigiert anschließend die Durchschnitts-Kraftstoffeinspritzmenge der Zylinder auf der Grundlage des Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der Zylinder, wenn der Motor 1 in dem Nicht-EGR-Bereich des Motors 1 arbeitet. Auf diese Weise können Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderungen der Zylinder minimiert werden, und eine Abweichung des Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann korrigiert werden, so dass die Rußmenge in vorteilhafter Weise auf einen vorbestimmten Wert gesteuert werden kann.

Claims

Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem für einen Verbrennungsmotor (1) mit einer Vielzahl von Zylindern, wobei das Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem eine Luft/Kraftstoff-Verhältnismesseinrichtung (11) zum Messen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines von den verschiedenen Zylindern ausgelassenen Abgases und eine EGR-Einrichtung (12, 13, 14) zum Rückführen eines Teils des Abgases zu einem Einlasskanal (6, 7) des Motors (1) aufweist, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem ist gekennzeichnet durch eine Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisberechnungseinrichtung (15) zum Berechnen eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage eines momentanen Betriebszustandes des Motors (1); eine Einzelzylinder-Luft/Kraftstoff-Verhältnisberechnungseinrichtung (15) zum Berechnen eines ersten charakteristischen Wertes, der ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis der jeweiligen Zylinder darstellt, auf der Grundlage einer Abgabe von der Luft/Kraftstoff-Verhältnismesseinrichtung (11); eine Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnisberechnungseinrichtung (15) zum Berechnen eines zweiten charakteristischen Wertes, der ein Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Vielzahl von Zylindern darstellt, auf der Grundlage der Abgabe der Luft/Kraftstoff-Verhältnismesseinrichtung (11); und eine Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung (15), die die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der verschiedenen Zylinder und das Durchschnitts-Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Vielzahl von Zylindern so steuert, dass das durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnismesseinrichtung (11) gemessene Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird, indem eine Kraftstoffeinspritzmenge der jeweiligen Zylinder korrigiert wird oder indem eine EGR-Menge korrigiert wird, die durch die EGR-Einrichtung (12, 13, 14) dem Einlasskanal (6, 7) rückzuführen ist, wobei die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung (15) Folgendes aufweist: eine Niedriglastzustandskorrigiereinrichtung (15), die die EGR-Menge auf der Grundlage des zweiten charakteristischen Wertes korrigiert, wenn der Motor (1) während einem relativen Niedriglastabschnitt in einem EGR-Bereich des Motors (1) arbeitet, der ein Betriebsbereich des Motors (1) ist, in dem die EGR-Einrichtung (12, 13, 14) den Teil des Abgases zu dem Einlasskanal (6, 7) des Motors (1) rückführt; eine Hochlastzustandskorrigiereinrichtung (15), die die Kraftstoffeinspritzmenge der jeweiligen Zylinder auf der Grundlage des ersten charakteristischen Wertes korrigiert und anschließend die EGR-Menge auf der Grundlage des zweiten charakteristischen Wertes korrigiert, wenn der Motor (1) während einem relativen Hochlastabschnitt in dem EGR-Bereich des Motors (1) arbeitet; und eine Nicht-EGR-Zustandskorrigiereinrichtung (15), die die Kraftstoffeinspritzmenge der jeweiligen Zylinder auf der Grundlage des ersten charakteristischen Wertes korrigiert und anschließend eine Durchschnittskraftstoffeinspritzmenge der Vielzahl von Zylindern auf der Grundlage des zweiten charakteristischen Wertes korrigiert, während der Motor (1) in einem Nicht-EGR-Bereich des Motors (1) arbeitet, der ein Betriebsbereich des Motors (1) ist, in dem die EGR-Einrichtung (12, 13, 14) den Teil des Abgases zu dem Einlasskanal (6, 7) des Motors (1) nicht rückführt.
Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Niedriglastzustandskorrigiereinrichtung (15) die EGR-Menge derart korrigiert, dass eine Differenz zwischen einem Sollwert, der das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis darstellt, und dem zweiten charakteristischen Wert minimiert ist.
Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochlastzustandskorrigiereinrichtung (15) die Kraftstoffeinspritzmenge der jeweiligen Zylinder derart korrigiert, dass Änderungen des ersten charakteristischen Wertes der Vielzahl von Zylindern minimiert sind, und dass die Hochlastzustandskorrigiereinrichtung (15) anschließend die EGR-Menge derart korrigiert, dass eine Differenz zwischen dem Sollwert, der das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis darstellt, und dem zweiten charakteristischen Wert minimiert ist.
Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nicht-EGR-Zustandskorrigiereinrichtung (15) die Kraftstoffeinspritzmenge der jeweiligen Zylinder derart korrigiert, dass Änderungen des ersten charakteristischen Wertes der Vielzahl von Zylindern minimiert sind, und dass die Nicht-EGR-Zustandskorrigiereinrichtung (15) anschließend die Durchschnittskraftstoffeinspritzmenge der Vielzahl von Zylindern derart korrigiert, dass eine Differenz zwischen dem Sollwert, der das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis darstellt, und dem zweiten charakteristischen Wert minimiert ist.
Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem für einen Verbrennungsmotor (1) mit einer Vielzahl von Zylindern, wobei das Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem eine Luft/Kraftstoff-Verhältnismesseinrichtung (11) zum Messen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines von den verschiedenen Zylindern ausgelassenen Abgases aufweist, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem ist gekennzeichnet durch eine Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisberechnungseinrichtung (15) zum Berechnen eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage eines momentanen Betriebszustandes des Motors (1); eine Einzelzylinder-Luft/Kraftstoff-Verhältnisberechnungseinrichtung (15) zum Berechnen eines charakteristischen Wertes, der ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis der jeweiligen Zylinder darstellt, auf der Grundlage einer Abgabe von der Luft/Kraftstoff-Verhältnismesseinrichtung (11); und eine Einzelzylinder-Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung (15), die das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der jeweiligen Zylinder derart steuert, dass das durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnismesseinrichtung (11) gemessene Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird, indem eine Kraftstoffeinspritzmenge der jeweiligen Zylinder auf der Grundlage des charakteristischen Wertes korrigiert wird, wobei die Einzelzylinder-Luft/Kraftstoff-Verhältnisberechnungseinrichtung (15) eine Vielzahl von Abgaben von der Luft/Kraftstoff-Verhältnismesseinrichtung (11) während einem Motorzyklus des Motors (1) abfragt und anschließend von der Vielzahl von Abgaben über verschiedene gleich große Intervalle des Motorzyklus, von denen jedes gleich ist wie ein Motorzyklus/Zylinderanzahl, einen Durchschnitt bildet, um in den verschiedenen Intervallen Durchschnittsabgaben zu erhalten, wobei die jeweilige Durchschnittsabgabe in dem jeweiligen Intervall als der charakteristische Wert verwendet wird, der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des entsprechenden, jeweiligen Zylinders darstellt, und wobei ein Startzeitpunkt des jeweiligen Intervalls in Abhängigkeit eines momentanen Betriebszustandes des Motors (1) eingestellt wird.
Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzylinder-Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung (15) die Kraftstoffeinspritzmenge der jeweiligen Zylinder so einstellt, dass Änderungen des charakteristischen Wertes der Vielzahl von Zylindern minimiert sind.
Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzylinder-Luft/Kraftstoff-Verhältnisberechnungseinrichtung (15) die jeweilige Durchschnittsabgabe in dem jeweiligen Intervall wiederholt über eine Vielzahl von Motorzyklen erhält und anschließend von den wiederholt erhaltenen Durchschnittsabgaben in dem jeweiligen Intervall den Durchschnitt bildet, um mittlere Durchschnittsabgaben in dem jeweiligen Intervall vorzusehen, wobei die mittlere Durchschnittsabgabe in dem jeweiligen Intervall als der charakteristische Wert verwendet wird, der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des entsprechenden, jeweiligen Zylinders darstellt.
Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzylinder-Luft/Kraftstoff-Verhältnisberechnungseinrichtung (15) den Startzeitpunkt des jeweiligen Intervalls vorrückt, wenn sich eine Motordrehzahl oder eine Last des Motors (1) erhöhen.
Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem des Weiteren eine Einlassdruckmesseinrichtung (8) zum Messen eines Einlassdruckes des Motors (1) hat, wobei die Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisberechnungseinrichtung (15) das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis erhöht, wenn sich eine Abgabe der Einlassdruckmesseinrichtung (8) verringert.
Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (1) ein Dieselmotor mit einer gemeinsamen Leitung (4) ist, wobei das Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem des weiteren eine in der gemeinsamen Leitung (4) angebrachte Kraftstoffeinspritzdruckmesseinrichtung (5) zum Messen eines Kraftstoffeinspritzdruckes des Motors (1) hat, wobei die Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisberechnungseinrichtung (15) das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis erhöht, wenn sich eine Abgabe der Kraftstoffeinspritzdruckmesseinrichtung (5) verringert.