DE19522659A1 - Kraftstoffzufuhrsystem und Kraftstoffzufuhrverfahren für eine Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffzufuhrsystem und ein Kraftstoffzufuhrverfahren für eine Verbrennungskraftmaschine insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine mit magerer Verbrennung, bei der unter vorherbestimmten Betriebsbedingun­ gen eine magere Verbrennung bei einem Luft/Kraftstoffverhält­ nis durchgeführt wird, das magerer ist als das stöchiometri­ sche Luft/Kraftstoffverhältnis.

In den letzten Jahren wurden Verbrennungskraftmotoren mit magerer Verbrennung (sogenannte Magermotoren) geschaffen, bei denen unter vorherbestimmten Betriebsbedingungen eine magere Verbrennung bei einem Luft/Kraftstoffverhältnis durchgeführt wird, das magerer ist als das stöchiometrische Luft/Kraft­ stoffverhältnis.

Bei solchen Magermotoren wird das Luft/Kraftstoffverhältnis während der mageren Verbrennung so hoch wie möglich einge­ stellt (mit anderen Worten ein Luft/Kraftstoffgemisch so mager wie möglich eingestellt), damit die Emission von NOx verrin­ gert werden kann. Der Wert des Luft/Kraftstoffverhältnisses wird im allgemeinen nahe einer Grenze (Magergrenze) einge­ stellt, innerhalb derer das Luft/Kraftstoffgemisch einer stabil verbrannt werden kann.

Die Durchführung einer solchen Magerverbrennung ermöglicht es, den Benzinverbrauch deutlich zu verbessern, während die Emis­ sion von NOx unterdrückt wird.

Zur Durchführung der Magerverbrennung wird der Verbrennungs­ zustand im allgemeinen durch ein Steuergerät gesteuert. Bei einer solchen Steuerung wird das Motordrehmoment anhand der Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle geschätzt.

Außerdem ist beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. SHO 58-217732 eine Technik be­ schrieben, bei der der Verbrennungszustand als stabil bestimmt und das Luft/Kraftstoffverhältnis daher zur mageren Seite hin gesteuert wird, wenn Schwankungen der Motordrehzahl klein sind, der Verbrennungszustand jedoch als instabil bestimmt und das Luft/Kraftstoffverhältnis auf eine fette Seite gesteuert wird, wenn diese Schwankungen groß sind.

Bei der erwähnten Technik, bei der ein Motordrehmoment anhand der Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle geschätzt wird, wird die Schätzung und die Steuerung des Zustands des Motors jedoch ständig auf der Basis sich verändernder Momentanwerte durch­ geführt. Es wurde nicht erwägt, eine stabile und präzise Steuerung in vorherbestimmten Intervallen durchzuführen, wobei die probabilistische und statistische Eigenschaft des Motor­ drehmoments berücksichtigt wird.

Auf der anderen Seite tritt das folgende Problem auf, wenn die Steuerung so durchgeführt wird, daß eine magerere Verbrennung möglich ist, während die Stabilität bzw. Instabilität der Verbrennung erfaßt wird, wie es bei der Technik der Fall ist, die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. SHO 58-217732 beschrieben ist.

Die Ermittlung des Verbrennungszustands wird nämlich in einem Magerverbrennungsbereich durchgeführt. Es wird angenommen, daß der Betriebszustand eines Motors wieder in einen Magerver­ brennungsbereich eintritt, nachdem er den Magerverbrennungs­ bereich verlassen hat. Jeder Versuch, Abweichungen zwischen den Zylindern von Anfang an zu ermitteln, führt zu dem Pro­ blem, daß keine Magerverbrennung an der Verbrennungsgrenze erhalten werden kann, bis diese Ermittlung vollkommen durch­ geführt ist.

In einem Betriebsbereich, in dem Kraftstoff beispielsweise in einer relativ großen Menge oder in einer relativ kleinen Menge eingespritzt wird, kann in einigen Fällen keine Linearität bezüglich der Kraftstoffeinspritzcharakteristik eines Injek­ tors aufrechterhalten werden. In diesem Fall fehlt es den ersten Werten an der Genauigkeit, so daß die Ermittlung des Verbrennungszustands, d. h. die Ermittlung der Drehzahlschwan­ kungen nicht korrekt durchgeführt werden kann, weshalb es nicht möglich ist, eine präzise Steuerung des Luft/Kraftstoff­ verhältnisses zur Erreichung einer Verbrennung an der Mager­ grenze durchzuführen. Dies kann in einigen Fällen zu einer instabilen Verbrennung jenseits einer Verbrennungsgrenze führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffzu­ fuhrsystem und ein Kraftstoffzufuhrverfahren für eine Ver­ brennungsmaschine zu schaffen, die es ermöglichen, sofort eine magere Verbrennung an einer Verbrennungsgrenze zu erreichen, wenn der Betriebszustand des Motors einen Magerverbrennungs­ bereich erreicht hat, und außerdem eine Magerverbrennung bei einem noch magereren Luft/Kraftstoffverhältnis in der Nähe der Verbrennungsgrenze ermöglichen, wobei eine stabile Verbrennung in einem weiten Betriebsbereich beibehalten wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Kraftstoffzufuhrsystem für eine Verbrennungskraftmaschine gelöst, die eine Kraftstoffzufuhr­ einrichtung zur Steuerung der zuzuführenden Kraftstoffmenge, eine Verbrennungsschwankungs-Erfassungseinrichtung zur Erfas­ sung eines Schwankungszustands der Verbrennung in der Ver­ brennungskraftmaschine und eine Kraftstoffzufuhr-Steuerein­ richtung umfaßt, die entsprechend einem vorherbestimmten Steuerwert auf der Basis eines Erfassungswertes von der Ver­ brennungsschwankungs-Erfassungseinrichtung eine Kraftstoff­ menge bestimmt, die von der Kraftstoffzufuhreinrichtung zuzu­ führen ist, um ein Luft/Kraftstoffverhältnis der Verbrennungs­ kraftmaschine auf einem Wert in der Nähe einer Magerverbren­ nungsgrenze zu halten, und die Kraftstoffzufuhreinrichtung auf der Basis des Wertes der so bestimmten Kraftstoffmenge steu­ ert. Das Kraftstoffzufuhrsystem weist außerdem eine Betriebs­ zustands-Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Betriebs­ zustands der Verbrennungskraftmaschine, eine Steuerwert-Aktua­ lisierungseinrichtung für eine wiederholte Aktualisierung des vorherbestimmten Steuerwertes auf der Basis des Erfassungs­ wertes, wenn durch die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung erfaßt worden ist, daß sich die Verbrennungskraftmaschine in einem ersten Betriebszustand befindet, und eine Steuerwert- Halteeinrichtung zum Halten des Steuerwerts auf einem Wert auf, auf den der Steuerwert in dem unmittelbar vorhergehenden ersten Betriebszustand aktualisiert wurde, wenn durch die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung erfaßt wurde, daß sich die Verbrennungskraftmaschine außerhalb des ersten Betriebs­ zustandes befindet.

Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffzufuhrsystem bestimmt die Kraftstoffzufuhr-Steuereinrichtung die Kraftstoffmenge, die von der Kraftstoffzufuhreinrichtung zuzuführen ist, so daß das Luft/Kraftstoffverhältnis der Verbrennungskraftmaschine auf einem Wert in der Nähe der Magerverbrennungsgrenze gehalten wird, und steuert die Kraftstoffzufuhreinrichtung auf der Basis des so bestimmten Wertes. Wenn durch die Betriebszu­ stands-Erfassungseinrichtung erfaßt worden ist, daß sich die Verbrennungskraftmaschine in dem ersten Betriebszustand befin­ det, der innerhalb des Magerverbrennungsbereiches liegt, werden die Steuerdaten für die Erfassung der zuzuführenden Kraftstoffmenge wiederholt durch die Steuerdaten-Aktualisie­ rungseinrichtung auf der Basis der Erfassungsdaten aktuali­ siert, die durch die Verbrennungsschwankungs-Erfassungsein­ richtung erhalten wurden. Wenn durch die Verbrennungsschwan­ kungs-Erfassungseinrichtung erfaßt worden ist, daß der Be­ triebszustand der Verbrennungskraftmaschine ein anderer ist als der erste Betriebszustand, wird dahingegen der Steuerwert durch die Steuerwert-Halteeinrichtung auf einem Wert gehalten, auf dem der Steuerwert in dem unmittelbar vorhergehenden ersten Betriebszustand aktualisiert wurde. Daraus folgt, daß Schwankungen der eingespritzten Kraftstoffmenge korrigiert werden, was den Vorteil mit sich bringt, daß eine Magerver­ brennung in der Nähe der Verbrennungsgrenze durchgeführt werden kann.

Die Steuerwert-Halteeinrichtung kann vorzugsweise eine Bestim­ mungseinrichtung zur Bestimmung des letzten Steuerwertes auf der Basis des unmittelbar zuvor aktualisierten Steuerwertes und des Erfassungswertes aufweisen. Bei dieser Ausführungsform wird der Steuerwert der vorhergehenden Steuerung immer bei dem Steuerwert für die momentane Steuerung berücksichtigt, so daß die in der Nähe der Verbrennungsgrenze zuzuführende Kraft­ stoffmenge optimal eingestellt werden kann.

Der erste Betriebszustand kann durch eine Ansaugluftmenge und eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine definiert werden. Dies ermöglicht es, sehr genaue Erfassungswerte zu halten, die der Belastung der Verbrennungskraftmaschine entsprechen, so daß eine Magerverbrennung in der Nähe der Verbrennungsgrenze stabilisiert werden kann.

Das System kann außerdem eine Begrenzungseinrichtung aufwei­ sen, die den Steuerwert, der in der Steuerwert-Halteeinrich­ tung gehalten ist, so begrenzt, daß er gleich oder größer als ein vorherbestimmter Wert ist, der einen stabilen Magerbetrieb erreichen kann. Hierdurch wird der Betrieb in dem Magerver­ brennungsbereich stabilisiert, so daß die Fahreigenschaften verbessert werden.

Das System kann außerdem eine Setzeinrichtung aufweisen, die das Luft/Kraftstoffverhältnis so setzt, daß es in einem ande­ ren als dem ersten Betriebszustand fetter ist als der Wert in der Nähe der Magerverbrennungsgrenze.

Bei dieser Ausführungsform wird das Kraftstoffverhältnis in dem Betriebszustand, der anders als der erste Betriebszustand ist, fetter als der Wert in der Nähe der Magerverbrennungs­ grenze, wodurch Fehlzündungen oder dergleichen verhindert werden können und die Fahreigenschaften verbessert werden können.

Das System kann außerdem eine Bestimmungseinrichtung aufwei­ sen, die die zuzuführende Kraftstoffmenge auf der Basis des in der Steuerwert-Halteeinrichtung gehaltenen Wertes bestimmt, wenn die Verbrennungskraftmaschine nach dem Verlassen des ersten Betriebszustands wieder in den ersten Betriebszustand zurückkehrt. Wenn der Betriebszustand der Verbrennungskraftma­ schine in den ersten Betriebszustand zurückkehrt, wird die zuzuführende Kraftstoffmenge wieder anhand des Steuerwertes gesetzt, der während des Betriebes unmittelbar vor dem Ver­ lassen des ersten Betriebszustands ermittelt wurde. Es ist daher nicht mehr erforderlich, die Abweichungen zwischen den Zylindern wieder von Beginn an zu ermitteln, weshalb sofort in einen Zustand übergegangen werden kann, in dem eine Magerver­ brennung an der Verbrennungsgrenze gesteuert wird.

Das System kann außerdem eine Setzeinrichtung aufweisen, die in einem anderen als dem ersten Betriebszustand das Luft/ Kraftstoffverhältnis auf der Basis des in der Steuerwerthalte­ einrichtung gehaltenen Steuerwertes auf ein mageres Luft/ Kraftstoffverhältnis setzt. Auch wenn der Steuerwert nicht genau berechnet werden kann, ist es möglich, eine gleichmäßige Magerverbrennung durch Verwendung eines genauen Wertes zu erreichen, der zuvor erhalten wurde.

Das System kann außerdem eine Setzeinrichtung aufweisen, die in einem zweiten Betriebszustand, der anders als der erste Betriebszustand ist, das Luft/Kraftstoffverhältnis auf der Basis des erhaltenen Steuerwertes auf ein mageres Luft/Kraft­ stoffverhältnis setzt, das Luft/Kraftstoffverhältnis jedoch in einem dritten Betriebszustand, der anders als der erste und der zweite Betriebszustand ist, auf ein Luft/Kraftstoffver­ hältnis setzt, das fetter als das magere Luft/Kraftstoffver­ hältnis ist. Auch wenn der Steuerwert in dem zweiten Betriebs­ zustand nicht genau berechnet werden kann, ist es ebenfalls möglich, eine gleichmäßige Magerverbrennung durch einen genau­ en Wert zu erreichen, der zuvor erhalten wurde. Darüber hinaus wird in dem dritten Betriebszustand außerhalb des Magerbe­ triebsbereichs das Luft/Kraftstoffverhältnis auf die fettere Seite gesetzt so, daß die Fahreigenschaften verbessert werden können.

Die Steuerwerthalteeinrichtung kann eine Einrichtung aufwei­ sen, die den Steuerwert auch während des Stillstands der Verbrennungskraftmaschine hält. Bei dieser Ausführungsform ist es auch nach einem Neustart der Verbrennungskraftmaschine immer noch möglich sofort in einen Zustand überzugehen, in dem eine Magerverbrennung an der Verbrennungsgrenze gesteuert wird.

Die Verbrennungskraftmaschine kann mehrere Zylinder aufweisen, die jeweils mit der Verbrennungsschwankungs-Erfassungsein­ richtung der Steuerwert-Aktualisierungseinrichtung und der Steuerwert-Halteeinrichtung versehen sind, und die Kraftstoff­ zufuhreinrichtung kann eine Bestimmungseinrichtung aufweisen, die auf der Basis des Steuerwertes an den einzelnen Zylindern jeweils die den einzelnen Zylindern zuzuführende Kraftstoff­ menge bestimmt. Hierdurch kann die jedem Zylinder zuzuführende Kraftstoffmenge korrigiert und daher eine feine Steuerung der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden.

Außerdem kann die Verbrennungsschwankungs-Erfassungseinrich­ tung eine Erfassungseinrichtung, die als Verbrennungsschwan­ kungswert der Verbrennungskraftmaschine einen Schwankungswert der Winkelbeschleunigung einer durch die Verbrennungskraftma­ schine angetriebenen Welle erfaßt, und eine Bestimmungsein­ richtung umfassen, die einen normalisierten Schwankungswert durch Normalisierung des Schwankungswerts anhand eines Be­ triebszustands der Verbrennungskraftmaschine bestimmt. Das System kann außerdem eine Berechnungseinrichtung aufweisen, die einen Schlechtbestimmungswert berechnet, indem sie den normalisierten Schwankungswert, der durch die Bestimmungsein­ richtung für den normalisierten Schwankungswert erhalten wurde, mit einer vorherbestimmten Schwelle vergleicht. Die Kraftstoffzufuhr-Steuereinrichtung weist außerdem eine Ein­ richtung auf, die einen der Schwankungswerte und die Schwelle abhängig von dem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine modifiziert. Die Steuerwert-Aktualisierungseinrichtung kann eine Berechnungseinrichtung aufweisen, die den Steuerwert so berechnet, daß der Bestimmungswert für die Schlechtverbrennung sich einem vorherbestimmten Basiswert annähert. Aufgrund dieses Aufbaus wird der Schwankungswert der Winkelbeschleuni­ gung der durch die Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Welle durch die Winkelbeschleunigungs-Schwankungserfassungs­ einrichtung und durch die Erfassungseinrichtung des normali­ sierten Schwankungswertes als Schwankungswert der Verbren­ nungskraftmaschine erfaßt, der Schwankungswert entsprechend des Betriebszustands der Verbrennungsmaschine normalisiert und der normalisierte Schwankungswert berechnet. Zusätzlich wird durch die Berechnungseinrichtung für den Bestimmungswert für die verschlechterte Verbrennung der durch die Erfassungsein­ richtung für den normalisierten Schwankungswert erhaltene normalisierte Schwankungswert mit der vorherbestimmten Schwel­ le verglichen, um den Bestimmungswert für die verschlechterte Verbrennung zu bestimmen. Außerdem werden in der Steuerwert- Aktualisierungseinrichtung die auf diesen Werten basierenden Steuerdaten berechnet, so daß der Bestimmungswert für die verschlechterte Verbrennung sich dem vorherbestimmten Basis­ wert annähert. Der Verbrennungszustand wird deswegen dem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine entsprechend gesteuert, weshalb es möglich ist, in einem weiteren Betriebs­ bereich einen Betrieb an der Magerverbrennungsgrenze durch­ zuführen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird außerdem durch ein Kraftstoffzufuhrverfahren für eine Verbrennungskraftma­ schine gelöst, eine Kraftstoffmenge, die von einer Kraftstoff­ zufuhreinrichtung zuzuführen ist, um ein Luft/Kraftstoffver­ hältnis der Verbrennungskraftmaschine auf einem Wert in der Nähe einer Magerverbrennungsgrenze zu halten, entsprechend einem vorherbestimmten Steuerwert bestimmt wird und die Kraft­ stoffzufuhreinrichtung auf der Basis des Wertes der so be­ stimmten Kraftstoffmenge gesteuert wird.

Dieses Verfahren ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:
Erfassung eines Verbrennungsschwankungszustands der Verbren­ nungskraftmaschine;
Wiederholte Aktualisierung des vorherbestimmten Steuerwerts auf der Basis des Erfassungswertes in dem Verbrennungsschwan­ kungszustands-Erfassungsschritt, wenn in dem Verbrennungs­ schwankungszustand-Erfassungsschritt festgestellt wurde, daß sich die Verbrennungskraftmaschine in einem ersten Betriebs­ zustand befindet; und
Halten des Steuerwertes auf einem Wert, auf den der Steuerwert in dem unmittelbar vorhergehenden ersten Betriebszustand aktualisiert wurde, wenn in dem Verbrennungsschwankungszu­ stands-Erfassungsschritt erfaßt wurde, daß sich die Verbren­ nungskraftmaschine außerhalb des ersten Betriebszustands befindet.

Wenn in dem Erfassungsschritt für die schwankende Verbrennung auf der Basis des schwankenden Verbrennungszustands erfaßt wird, daß sich die Verbrennungskraftmaschine im ersten Be­ triebszustand befindet, wird der Steuerwert für die Bestimmung der zuzuführenden Kraftstoffmenge in dem Steuerwert-Aktuali­ sierungsschritt wiederholt auf der Basis des Wertes aktuali­ siert, der in dem Erfassungsschritt für die schwankende Ver­ brennung erfaßt wurde. Wenn durch die Erfassungseinrichtung für die schwankende Verbrennung erfaßt wird, daß sich die Verbrennungskraftmaschine außerhalb des ersten Betriebszustan­ des befindet, wird der Steuerwert auf dem Steuerwert-Halte­ schritt auf dem Wert gehalten, auf den der Steuerwert in dem unmittelbar vorhergehenden ersten Betriebszustand aktualisiert wurde. Schwankungen in der eingespritzten Kraftstoffmenge werden deshalb korrigiert, wodurch es möglich ist, eine Mager­ verbrennung in der Nähe der Verbrennungsgrenze durchzuführen.

Der Steuerwert-Aktualisierungsschritt kann die Bestimmung des letzten Steuerwertes auf der Basis des unmittelbar zuvor aktualisierten Steuerwerts und des Erfassungswertes umfassen. Bei dieser Ausführungsform kann der Steuerwert der vorherge­ henden Steuerung immer bei dem Steuerwert für die momentane Steuerung in dem Steuerwert-Aktualisierungsschritt berücksich­ tigt werden, so daß die in der Nähe der Verbrennungsgrenze zuzuführende Kraftstoffmenge optimal eingestellt werden kann.

Der erste Betriebszustand kann durch eine Ansaugluftmenge und eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine definiert werden. Hierdurch wird es ermöglicht, einen sehr genauen Erfassungs­ wert zu erhalten, der der Last an der Verbrennungskraftmaschi­ ne entspricht, so daß eine Magerverbrennung in der Nähe der Verbrennungsgrenze stabilisiert werden kann.

Bei dem Verfahren kann außerdem der in der Steuerwert-Hal­ teeinrichtung gehaltene Steuerwert so begrenzt werden, daß er gleich oder größer als der vorherbestimmte Wert ist, durch den eine stabile Magerverbrennung erreicht werden kann. Hierdurch wird der Betrieb in dem Magerverbrennungsbereich stabilisiert, so daß die Fahreigenschaften verbessert werden können.

Bei dem Verfahren kann außerdem in einem anderen als dem ersten Betriebszustand das Luft/Kraftstoffverhältnis so gesetzt werden, daß es fetter ist als der Wert in der Nähe der Mager­ verbrennungsgrenze. Hierdurch wird das Luft/Kraftstoffverhält­ nis in dem Betriebszustand, der anders ist als der erste Betriebszustand, fetter als der Wert in der Nähe der Magerver­ brennungsgrenze, wodurch Fehlzündungen oder dergleichen ver­ hindert werden können und die Fahreigenschaften verbessert werden.

Bei dem Verfahren kann außerdem die zuzuführende Kraftstoff­ menge auf der Basis des in dem Steuerwert-Halteschritt gehal­ tenen Steuerwertes bestimmt werden, wenn die Verbrennungs­ kraftmaschine nach Verlassen des ersten Betriebszustands wieder in den ersten Betriebszustand eintritt. Demgemäß wird die zuzuführende Kraftstoffmenge wieder anhand des Steuerwer­ tes gesetzt, der während des Betriebes unmittelbar vor dem Verlassen des ersten Betriebszustands ermittelt wurde, wenn der Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine wieder in den ersten Betriebszustand eintritt. Es ist deshalb nicht notwendig, Schwankungen zwischen den Zylindern wieder von Beginn an zu ermitteln, weshalb es möglich ist, sofort in einen Zustand überzugehen, in dem eine Magerverbrennung an der Verbrennungsgrenze gesteuert wird.

Bei dem Verfahren kann außerdem in einem anderen als dem ersten Betriebszustand das Luft/Kraftstoffverhältnis auf der Basis des in dem Steuerwert-Halteschritt gehaltenen Steuerwer­ tes auf ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis gesetzt werden. Auch wenn der Steuerwert nicht genau berechnet werden kann, ist es immer noch möglich, eine gleichmäßige Magerverbrennung zu erreichen, indem ein genauer Wert verwendet wird, der zuvor in dem Steuerwert-Halteschritt erhalten wurde.

Der erste Betriebszustand kann durch eine Ansaugmenge und eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine bestimmt werden. Dies macht es möglich, einen sehr genauen Erfassungswert zu erhal­ ten, der einer Last an der Verbrennungskraftmaschine ent­ spricht, so daß eine Magerverbrennung in der Nähe der Ver­ brennungsgrenze stabilisiert werden kann.

Bei dem Verfahren kann außerdem der Steuerwert, der in der Steuerwert-Halteerinrichtung gehalten ist, so begrenzt werden, daß er gleich oder größer als ein vorherbestimmter Wert ist, der eine stabile Magerverbrennung erreichen kann. Hierdurch wird der Betrieb in der Magerverbrennungszone stabilisiert, so daß die Fahreigenschaften verbessert werden können.

Bei dem Verfahren kann außerdem das Luft/Kraftstoffverhältnis in einem zweiten Betriebszustand, der anders ist als der erste Betriebszustand, auf der Basis des gehaltenen Steuerwertes auf ein mageres Kraftstoffverhältnis gesetzt werden. In einem dritten Betriebszustand, der anders als der erste und der zweite Betriebszustand ist, kann das Luft/Kraftstoffverhältnis jedoch auf einer Seite gehalten werden, die fetter ist als das magere Luft/Kraftstoffverhältnis. Auch wenn der Steuerwert in dem zweiten Betriebszustand nicht genau berechnet werden kann, ist es ebenfalls möglich, eine gleichmäßige Magerverbrennung zu erreichen, indem ein genauer Wert verwendet wird, der zuvor erhalten wurde. Darüber hinaus wird das Luft/Kraftstoffver­ hältnis in dem dritten Betriebszustand außerhalb des Magerver­ brennungsbereiches auf die fettere Seite gesetzt, so daß die Fahreigenschaften verbessert werden können.

In dem Werthalteschritt kann außerdem der Steuerwert während des Stillstands des Motors gehalten werden. Hierdurch ist es auch nach einem Neustart der Verbrennungsmaschine immer noch möglich, sofort in einen Zustand überzugehen, in dem eine Magerverbrennung an der Verbrennungsgrenze gesteuert wird.

Der Erfassungsschritt für den schwankenden Verbrennungszustand kann außerdem einen Erfassungsschritt für die Schwankung der Winkelbeschleunigung, bei dem als Verbrennungsschwankungswert der Verbrennungskraftmaschine ein Schwankungswert der Winkel­ beschleunigung einer durch die Verbrennungsmaschine angetrie­ benen Welle erfaßt wird, und einen Erfassungsschritt für einen normalisierten Schwankungswert umfassen, indem ein normali­ sierter Schwankungswert durch Normalisierung des Schwankungswertes entsprechend einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine bestimmt wird. Dieses Verfahren kann außerdem einen Berechnungsschritt für einen Bestimmungswert für eine verschlechterte Verbrennung, bei dem ein Bestimmungs­ wert für eine verschlechterte Verbrennung durch Vergleich des normalisierten Schwankungswertes, der in dem Bestimmungs­ schritt für den normalisierten Schwankungswert erhalten wurde, mit einer vorherbestimmten Schwelle verglichen wird, und einen Schritt zur Modifizierung eines Schwankungswertes und der Schwelle abhängig von dem Betriebszustand der Verbrennungs­ kraftmaschine umfassen. In dem Steuerwert-Aktualisierungs­ schritt kann der Steuerwert so berechnet werden, daß der Bestimmungswert für die verschlechterte Verbrennung sich einem vorherbestimmten Grundwert nähert. Hierdurch wird der Schwan­ kungswert der Winkelbeschleunigung der durch die Verbrennungs­ kraftmaschine angetriebenen Welle durch die Erfassungsein­ richtung für die Schwankung der Winkelbeschleunigung und durch die Erfassungseinrichtung für den normalisierten Schwankungs­ wert erfaßt, der Schwankungswert entsprechend dem Betriebs­ zustand der Verbrennungskraftmaschine normalisiert und der normalisierte Schwankungswert berechnet. Zusätzlich wird durch die Berechnungseinrichtung für den Bestimmungswert für die verschlechterte Verbrennung der durch die Erfassungseinrichtung für den normalisierten Schwankungswert erhaltene normalisierte Schwankungswert mit der vorherbestimmten Schwelle verglichen, um den Bestimmungswert für die verschlechterte Verbrennung zu bestimmen. Außerdem wird in der Steuerwert-Aktualisierungsein­ richtung der auf diesen Werten basierende Steuerwert so be­ rechnet, daß der Bestimmungswert für die verschlechterte Verbrennung sich an den vorherbestimmten Grundwert annähert. Der Verbrennungszustand wird deshalb entsprechend dem Be­ triebszustand der Verbrennungskraftmaschine gesteuert, wodurch es möglich ist, in einem weiteren Betriebsbereich einen Be­ trieb an der Magerverbrennungsgrenze durchzuführen.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch ein Steuerblockdiagramm, das den Aufbau eines Kraftstoffzufuhrsystems für eine Verbrennungs­ kraftmaschine mit magerer Verbrennung zeigt;

Fig. 2 ein Diagramm des Gesamtaufbaus eines Motorsystems, das mit dem Kraftstoffzufuhrsystem für die Verbrennungs­ kraftmaschine mit magerer Verbrennung ausgerüstet ist;

Fig. 3 ein Hardware-Blockdiagramm, das eine Steuerausrüstung eines Motorsystems zeigt, in dem das Kraftstoffzufuhr­ system für die Verbrennungskraftmaschine eingebaut ist;

Fig. 4 ein Diagramm der Betriebskennwerte des Kraftstoffzu­ fuhrsystems der Verbrennungskraftmaschine, das einen Betriebsbereich zeigt, in dem Erfassungswerte wirksam sind;

Fig. 5 ein Diagramm der Betriebskennwerte des Kraftstoffzu­ führsystems der Verbrennungskraftmaschine, das ein Umschalten des Betriebsbereichs zeigt, in dem Erfas­ sungsdaten wirksam sind;

Fig. 6(a) bis 6(c) schematisch Betriebskennwerte des Kraft­ stoffzufuhrsystems für die Verbrennungskraftmaschine, das die Beziehungen zwischen der Injektorantriebsdauer jedes an einem Mehrzylindermotor angebrachten Injektors und einer Abweichung zeigt;

Fig. 7 ein Fließdiagramm zur Beschreibung der Betriebsweise des Kraftstoffzufuhrsystems für die Verbrennungskraft­ maschine.

Die in Fig. 2 gezeigte Verbrennungskraftmaschine 1 (im folgen­ den Motor genannt) weist einen Ansaugkanal 3 und einen Aus­ laßkanal 4 auf, die jeweils mit einer Verbrennungskammer 2 in Verbindung stehen. Die Verbindung zwischen dem Einlaßkanal 3 und der Verbrennungskammer 2 wird durch ein Einlaßventil 5 gesteuert, während die Verbindung zwischen dem Auslaßkanal 4 und der Verbrennungskammer 2 durch ein Auslaßventil 6 gesteu­ ert wird.

Der Einlaßkanal 3 ist mit einem Luftfilter 7, einem Drossel­ ventil 8 und einem als Kraftstoffzufuhreinrichtung dienenden elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventil (Injektor) 9 versehen, die stromaufwärts des Einlaßkanals 3 aufeinanderfol­ gend angeordnet sind. Der Auslaßkanal 4 ist dahingegen mit einem Dreiwegekatalysator 10 und einem nicht dargestellten Auspufftopf (Geräuschdämpfer) versehen, die stromabwärts des Auslaßkanals 4 aufeinanderfolgend angeordnet sind. Jeder Zylinder des Motors 1 ist mit seinem eigenen Injektor 9 ver­ sehen. Außerdem ist der Einlaßkanal 3 mit einem Ausgleichs­ behälter 3a versehen.

Der Dreiwegekatalysator 10 dient zur Beseitigung von CO, HC und NOx, während der Motor mit einem stöchiometrischen Luft/ Kraftstoffverhältnis betrieben wird.

Das Drosselventil 8 ist mit einem Gaspedal (nicht gezeigt) über einen Seilzug so verbunden, daß die Stellung des Drossel­ ventils 8 entsprechend dem Hub des Gaspedals geregelt wird.

Der Ansaugkanal 3 ist mit einer ersten Bypassleitung 11A versehen, die das Drosselventil 8 umgeht. In die Bypassleitung 11A ist ein Schrittmotorventil (nachstehend als "STM-Ventil" bezeichnet) 12 eingesetzt, das als ISC-Ventil (Leerlaufdreh­ zahlsteuerventil) dient. In der ersten Bypassleitung 11A ist außerdem ein erstes Leerlaufluftventil 13 der Wachsbauart seitlich zu dem STM-Ventil 12 angeordnet, dessen Öffnungen entsprechend der Temperatur des Motorkühlmittels reguliert wird.

Das STM-Ventil 12 besteht aus einem Ventilelement 12a, das mit einem Ventilsitzabschnitt in Kontakt gebracht werden kann, der in der ersten Bypassleitung 11A ausgebildet ist, einem Schrittmotor (ISC-Stellantrieb) 12b zur Steuerung der Stellung des Ventilelements und einer Feder 12c, die das Ventilelement senkrecht gegen den Ventilsitzabschnitt vorspannt (d. h. in einer solchen Richtung, daß die erste Baypassleitung 11A durch das Ventilelement geschlossen wird).

Durch schrittweise Einstellung der Position des Ventilelements 12a (entsprechend der Anzahl der Schritte) bezüglich des Ventilsitzabschnittes durch den Schrittmotor 12b kann die Öffnung zwischen dem Ventilsitzabschnitt und dem Ventilelement 12a, d. h. die Position des STM-Ventils 12 gesteuert werden.

Durch Steuerung der Position des STM-Ventils 12 mittels einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 25 als Steuereinrichtung, die nachstehend beschrieben wird, kann dem Motor 1 durch die erste Bypassleitung 11A unabhängig von der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer Luft zugeführt werden. Durch Ver­ änderung der Position des STM-Ventils 12 kann die durch die Drosselbypassleitung 11A eingeführte Luftmenge gesteuert werden.

Anstatt des Schrittmotors 12b kann ein Gleichstrommotor als ISC-Stellantrieb verwendet werden.

Der Einlaßkanal 3 ist zusätzlich mit einer zweiten Bypass­ leitung 11B versehen, die ebenfalls das Drosselventil 8 um­ geht. Ein Luftbypassventil 14 ist in die zweite Bypassleitung 11B eingesetzt.

Das Luftbypassventil 14 besteht aus einem Ventilelement 14a, das mit einem in der zweiten Bypassleitung 11B ausgebildeten Ventilsitzabschnitt in Kontakt gebracht werden kann, und einem Stellantrieb 14b der Membranart zur Steuerung der Stellung des Ventilelements 14a. Mit der Membrankammer des Stellantriebs 14b ist eine Steuerleitung 141 verbunden, die mit dem Ein­ laßkanal 3 stromaufwärts des Drosselventils 8 in Verbindung steht. In die Steuerleitung 141 ist ein elektromagnetisches Ventil 142 zur Steuerung eines Bypassventils angeordnet.

Durch Steuerung der Stellung des Elektromagnetventils 142 mittels der ECU 25 ist es ebenfalls möglich, dem Motor 1 Einlaßluft durch die zweite Bypassleitung 11B unabhängig von der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer zuzuführen. Außerdem kann die während der Umgehung des Drosselventils 8 anzusaugende Luftmenge durch Veränderung der Stellung des Elektromagnetventils 142 gesteuert werden. Der Grundbetriebs­ modus des Elektromagnetventils 142 ist so, daß es während einer Magerverbrennung offen ist und ansonsten geschlossen ist.

Zwischen dem Auslaßkanal 4 und dem Einlaßkanal 3 ist eine Abgasrückführleitung (EGR-Leitung) 80 eingesetzt, um das Abgas zu dem Einlaßsystem zurückzuführen. Ein EGR-Ventil 81 ist in die EGR-Leitung 80 eingesetzt.

Das EGR-Ventil 81 besteht aus einem Ventilelement 81a, das mit einem in der EGR-Leitung 80 ausgebildeten Ventilsitzabschnitt in Kontakt gebracht werden kann, und einem Stellantrieb 81b der Membranbauart zur Steuerung der Position des Ventilele­ ments 81a. Mit der Membrankammer des Stellantriebs 81b ist eine Steuerleitung 82 verbunden, die mit der Einlaßleitung 3a stromaufwärts des Drosselventils 8 in Verbindung steht. In die Steuerleitung 82 ist ein Elektromagnetventil 83 zur Steuerung des EGR-Ventils eingesetzt.

Durch Steuerung der Stellung des Elektromagnetventils 83 mittels der ECU 25 kann Abgas in das Einlaßsystem durch die EGR-Leitung 80 zurückgeführt werden.

Eine Kraftstoffdruckregeleinrichtung 15 wird ansprechend auf einen Unterdruck in dem Einlaßkanal 3 betätigt, um die Kraft­ stoffmenge zu steuern, die von einer nicht gezeigten Kraft­ stoffpumpe zu einem nicht gezeigten Kraftstofftank zurückge­ führt wird, so daß der Druck des durch den Injektor 9 ein­ zuspritzenden Kraftstoffs gesteuert werden kann.

Zur Steuerung des Motorsystems sind verschiedene Sensoren angeordnet. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, ist ein Abschnitt, an dem die Luft, die durch den Luftfilter 7 geströmt ist, in den Einlaßkanal 3 strömt, mit einem Luftströmungssensor (An­ saugluftmengensensor) 17 zur Erfassung der Ansaugluftmenge aus einer Karmanwirbelinformation, einem Einlaßlufttemperatur­ sensor 18 als Erfassungseinrichtung für einen Parameter der Ansauglufttemperatur und einem Atmosphärendrucksensor 19 versehen.

Der Ansauglufttemperatursensor 18 ist zur Erfassung der Tempe­ ratur der Ansaugluft des Motors 1 vorgesehen.

An der Stelle, an der das Drosselventil 8 an dem Einlaßkanal 3 angeordnet ist, sind sowohl ein Drosselstellungssensor 20 in Form eines Potentiometers zur Erfassung der Stellung des Drosselventils 8 als auch ein Leerlaufschalter 21 angebracht.

Auf der Seite des Auslaßkanals 4 ist dahingegen ein Sauer­ stoffkonzentrationssensor (nachstehend einfach als "O₂-Sensor" bezeichnet) 22 zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration (O₂- Konzentration) in dem Abgas angeordnet. Außerdem sind ein Kühlmitteltemperatursensor 23 zur Erfassung der Temperatur des Kühlmittels des Motors 1, ein Kurbelwinkelsensor 24 (Fig. 3) zur Erfassung eines Kurbelwinkels (der außerdem als Drehzahl­ sensor zur Erfassung einer Motordrehzahl Ne dienen kann), ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 etc. angeordnet.

Die Erfassungssignale dieser Sensoren und des Schalters werden an die ECU 25 eingegeben, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.

Der Hardwareaufbau der ECU 25 ist in Fig. 3 gezeigt. Die ECU 25 besteht aus einer Recheneinrichtung, deren Hauptkomponente eine CPU (Prozessor) 26 ist. In die CPU 26 werden Erfassungs­ signale von dem Einlaßlufttemperatursensor 18, dem Atmosphä­ rendrucksensor 19, dem Drosselstellungssensor 20, dem O₂- Sensor 22, dem Kühlmitteltemperatursensor 23 und dergleichen über eine Eingangsschnittstelle (I.I) 28 und einen A/D-Wandler 29 eingegeben.

Erfassungssignale von dem Luftströmungssensor 17, dem Leer­ laufschalter 21, dem Kurbelwinkelsensor 24, dem Fahrzeugge­ schwindigkeitssensor 30 und dergleichen werden der CPU 26 direkt über eine Eingangsschnittstelle (I.I) 35 eingegeben.

Über eine Buslinie tauscht die CPU 26 außerdem Werte mit einem ROM (Speichereinrichtung) 36, in dem verschiedene Werte zu­ sammen mit Programmwerten und Festwerten gespeichert sind, und außerdem mit einem RAM 37 aus, das aktualisiert wird, d. h. aufeinanderfolgend überschrieben wird.

Als Ergebnis der Berechnung der CPU 26 gibt die ECU 25 Signale zur Steuerung des Betriebszustands des Motors 1, beispiels­ weise verschiedene Steuersignale wie ein Kraftstoffeinspritz­ steuersignal, ein Zündzeitpunktsteuersignal, ein ISC-Steuersi­ gnal, ein Bypassluftsteuersignal und ein EGR-Steuersignal aus.

Das Kraftstoffeinspritzsteuersignal (Luft/Kraftstoffverhält­ nis-Steuersignal) wird von der CPU 26 über einen Injektorso­ lenoidtreiber 39 an einen Injektorsolenoid 9a (genauer gesagt einen Transistor für den Injektorsolenoid 9a) ausgegeben, der zum Antrieb des Injektors 9 angeordnet ist. Das Zündzeitpunkt­ steuersignal wird von der CPU 26 über einen Zündspulentreiber 40 an einen Leistungstransistor 41 ausgegeben, so daß Strom von dem Leistungstransistor 41 über eine Zündspule 42 einem Verteiler 43 zugeführt wird, damit einzelne Zündkerzen 16 aufeinanderfolgend Zündfunken erzeugen.

Das ISC-Steuersignal wird von der CPU 26 über den Motortreiber 44 an den Schrittmotor 12b ausgegeben, während das Bypassluft­ steuersignal von der CPU 26 über einen Bypassluftventiltreiber 45 an den Solenoid 142a des Elektromagnetventils 142 ausgege­ ben wird.

Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist die ECU 25 zur Durchführung der Kraftstoffeinspritzsteuerung des Motors 1 mit einer Ver­ brennungsschwankungs-Erfassungseinrichtung 50, einer Steuer­ wert-Aktualisierungseinrichtung 51 und einer Korrekturein­ richtung 52 versehen. Zur Kraftstoffeinspritzsteuerung wird die Antriebsdauer des Injektors gesteuert.

Die Verbrennungsschwankungs-Erfassungseinrichtung 50 ist zur Erfassung von Verbrennungsschwankungen in dem Motor 1 angeord­ net. In der Steuerwert-Aktualisierungseinrichtung 51 wird der Steuerwert (oder ein Korrekturkoeffizient) zur Korrektur der Kraftstoffeinspritzdauer berechnet und auf der Basis einer Information über den Betriebszustand des Motors von der Ver­ brennungsschwankungs-Erfassungseinrichtung 50 aktualisiert. Die Korrektureinrichtung 52 dient zur Korrektur der Kraft­ stoffeinspritzdauer anhand eines Korrekturwertes, der durch die Steuerwert-Aktualisierungseinrichtung 51 berechnet wurde.

Die Verbrennungsschwankungs-Erfassungseinrichtung 50, die Steuerwert-Aktualisierungseinrichtung 51 und die Korrekturein­ richtung 52 werden nachstehend genauer erläutert. Die Ver­ brennungsschwankungs-Erfassungseinrichtung 50 erfaßt jeden Schwankungszustand der Verbrennung in dem Motor 1 während einer Magerverbrennung und besteht aus einer Winkelbeschleuni­ gungsschwankungs-Erfasssungseinrichtung 50A zur Erfassung jedes schwankenden Werts der Winkelbeschleunigung als Ver­ brennungsschwankungswert des Motors 1 und einer Erfassungsein­ richtung 50B für einen normalisierten Schwankungswert, die den Schwankungswert entsprechend dem Betriebszustand des Motors zur Bestimmung eines normalisierten Schwankungswerts normali­ siert.

In der Winkelbeschleunigungsschwankungs-Erfassungseinrichtung 50A wird eine Winkelbeschleunigung Acc durch den Kurbelwinkel­ sensor 24 erfaßt. Durch Bestimmung einer Differenz ΔAcc zwi­ schen einem geglätteten Wert AccAV, der durch Glätten (Mittel­ wertbildung) der Winkelbeschleunigung Acc erhalten wurde, und der von dem Kurbelwinkelsensor 24 ausgegegebenen Winkelbe­ schleunigung Acc wird der Schwankungszustand der Verbrennung in dem Motor erfaßt.

In der Verbrennungsschwankungs-Erfassungseinrichtung 50 wird ein schwankender Beschleunigungswert ΔAcc(n) durch folgende Formel berechnet:

ΔAcc(n) = Acc(n) - AccAV(n)

Das Suffix (n) in der oben genannten Formel bedeutet, daß der Zyklus die n-te (momentane) Zündung in einem bestimmten Zylin­ der ist.

Außerdem wird AccAV(n) durch Durchführung einer Primärfilter­ verarbeitung entsprechend folgender Formel berechnet:

AccAV(n) = α·AccAV(n-1) + (1-α)·Acc(n)

wobei α ein aktualisierender Verstärkungsfaktor in der Primär­ filterverarbeitung ist.

In der Verbrennungsschwankungs-Erfassungseinrichtung 50 wird der Schwankungswert ΔAcc(n) dem Betriebszustand des Motors entsprechend durch die Erfassungseinrichtung 50B zur Normali­ sierung des Schwankungswerts normalisiert und der normalisier­ te Schwankungswert IAC(n) entsprechend der folgenden Formel berechnet:

IAC(n) = ΔAcc(n)·Kte(Ev,Ne)

wobei Kte(Ev,Ne) ein Ausgangskorrekturkoeffizient ist, der auf der Basis des Liefergrads Ev der anzusaugenden Luft und der Motordrehzahl Ne gesetzt ist, die aus einem Erfassungssignal des Kurbelwinkelsensors 24 oder dergleichen berechnet wurde. Der Ausgangskorrekturkoeffizient wird mit Hilfe einer Kenn­ linie (nicht gezeigt) gesetzt, die in der ECU 25 gespeichert ist.

Der Zustand jeder Schwankung der Verbrennung in dem Motor 1 wird auf die oben beschriebene Weise durch die Verbrennungs­ schwankungs-Erfassungseinrichtung 50 erfaßt.

Die Steuerwert-Aktualisierungseinrichtung 51 berechnet und aktualisiert dahingegen einen Korrekturkoeffizienten Kac auf der Basis mehrerer Erfassungswerte [beispielsweise der oben erwähnten Werte ΔAcc(n) und IAC(n)], so daß der Verbrennungs­ zustand des Motors sich während der Magerverbrennung an eine Magergrenze annähern kann.

In der Steuerwert-Aktualisierungseinrichtung 51 wird der normalisierte Schwankungswert IAC(n) zuerst mit einer vorher­ bestimmten Schwelle IACTH verglichen, um einen Schlechtver­ brennungsbestimmungswert Vac und die Anzahl der Zyklen mit verschlechterter Verbrennung (nachstehend als "Schlechtver­ brennungs-Zyklenanzahl" bezeichnet) Ndet zu bestimmen. Dieser Schlechtverbrennungs-Bestimmungswert Vac wird durch Summierung der Menge der Verschlechterungen bestimmt, in denen jeder normalisierte Schwankungswert IAC(n) geringer ist als die vorherbestimmte Schwelle IACTH, und wird gemäß folgender Formel berechnet:

Vac(j) = Σ{IAC(j)<IACTH} · {IACTH-IAC(j)}.

In der oben stehenden Formel ist {IAC(j)<IACTH} eine Funktion, die den Wert "1" hat, wenn IAC(j)<IACTH und "0" ergibt, wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist. Wenn jeder normalisierte Schwankungswert IAC(n) geringer ist als die vorherbestimmte Schwelle IACTH, wird die Differenz als Verschlechterungsmenge summiert.

Demgemäß wird der Schlechtverbrennungs-Erfassungswert Vac(j) durch Summierung jeder Verschlechterungsmenge erhalten, die den Unterschied zwischen dem Schwellwert IACTH und dem norma­ lisierten Schwankungswert IAC(j) darstellt, so daß die Aus­ wirkungen der Werte um die Schwelle minimiert werden können, um den Verschlechterungszustand präzise wiederzuspiegeln.

Der Buchstabe "j" weist auf einen bestimmten Zylinder des Motors hin. Ein Wert, dem "j" zugefügt ist, entspricht einer Zylindernummer oder dergleichen.

Die Schlechtverbrennungs-Zyklusanzahl Ndet(j) ist die Anzahl der Zyklen, in denen der Verbrennungszustand in dem entspre­ chenden Zylinder auf der Basis der Erfassungsinformation von der Verbrennungsschwankungs-Erfassungseinrichtung 50 innerhalb von vorgegebenen Steuerzyklen, beispielsweise 128 (oder 256 Zyklen) bestimmt worden ist, und wird durch folgende Formel ausgedrückt.

Ndet(j) = Σ{IAC(j)<IACTH}.

Als nächstes wird die Berechnung des Korrekturkoeffizienten Kac genauer erläutert. Der Korrekturkoeffizient Kac wird für jeden Zylinder auf der Basis der Schlechtverbrennungs-Zyklus­ anzahl Ndet(j) des entsprechenden Zylinders berechnet. Durch Vergleich der Größe der Schlechtverbrennungs-Zyklusanzahl Ndet(j) für diesen Zylinder mit zwei Schwellen (N1 und N2) wird der Korrekturkoeffizient Kac berechnet, wobei N1 eine Schlechtverbrennungs-Zyklusanzahl ist, bei deren Unterschrei­ ten das Luft/Kraftstoffverhältnis magerer gemacht wird und N2 eine Schlechtverbrennungs-Zyklusanzahl ist, nach deren Über­ schreiten das Luft/Kraftstoffverhältnis angereichert wird. Zur Berechnung des Korrekturkoeffizienten Kac werden folgende drei Fälle (1) bis (3) unterschieden:

(1) NdetN2:

In diesem Fall wird der Korrekturkoeffizient Kac gemäß folgen­ der Formel gesetzt, so daß das Luft/Kraftstoffverhältnis angereichert wird.

Kac(j) = Kac(j-1) + Kar(Vac-Vaco)

(2) N1Ndet<N2:

In diesem Fall wird der Korrekturkoeffizient Kac entsprechend der folgenden Formel gesetzt, so daß das Luft/Kraftstoffver­ hältnis auf dem gleichen Niveau gehalten wird.

Kac(j) = Kac(j-1)

(3) Ndet<N1:

In diesem Fall wird der Korrekturkoeffizient Kac entsprechend folgender Formel so gesetzt, daß das Luft/Kraftstoffverhältnis magerer gemacht wird.

Kac(j) = Kac(j-1) + Kal(Vaco-Vac).

In den oben genannten Formeln (1) bis (3) bedeutet Kar einen Anreicherungsverstärkungsfaktor, Kal einen Verstärkungsfaktor für die Abmagerung und Vaco eine erlaubte Änderung einer kumulativen Verschlechterung in der Beschleunigung. Diese erlaubte Veränderung Vaco der kumulativen Verschlechterung in der Beschleunigung ist ein Wert, der einem Sollwert (10% oder ähnlich) von COV (Veränderungskoeffizient) entspricht. Da­ durch, daß jegliche Kraftstoffkorrektur innerhalb des Berei­ ches von ΔVac zu beiden Seiten der erlaubten Veränderung Vaco der kumulativen Verschlechterung in der Beschleunigung verhin­ dert wird, ist es möglich, das Auftreten eines Fehlers zu verhindern, der ansonsten durch Auswertung der Drehschwankun­ gen innerhalb der begrenzten Dauer (128 Zyklen) oder durch eine Berechnung auf der Basis eines Wertes verursacht würde, der kleiner ist als die Schwelle.

Der Schlechtverbrennungs-Bestimmungswert Vac wird nach einer vorherbestimmten Anzahl von Verbrennungen, beispielsweise nach jedem 128-ten (oder 256-ten) Zyklus aktualisiert. Da die Steuerung durchgeführt wird, während der Verbrennungszustand über eine relativ lange Zeitdauer ermittelt wird, kann die Steuerung in einer stabilen und genauen Weise durchgeführt werden, in der statistische Eigenschaften wiedergespiegelt werden.

Nach Berechnung von (Vac-Vaco) nach einer Anreicherungskorrek­ tur und von (Vaco-Vac) nach einer Abmagerungskorrektur werden ihre unteren Grenzen auf 0 gesetzt.

Der oben beschriebene Korrekturkoeffizient Kac(j) ist so ausgelegt′ daß er nach oben und nach unten hin begrenzt werden kann und beispielsweise innerhalb eines Bereiches von 0,9 bis 1,1 (ausschließlich) liegt, d. h. folgende Ungleichungen er­ füllt: 0,9<Kac(j)<1,1. Der Korrekturkoeffizient Kac(j) ist deswegen so gesetzt, daß er eine abrupte Korrektur verhindert und eine Korrektur allmählich durchführt, so daß das Auftreten eines Stoßes oder dergleichen verhindert werden kann und die Steuerung konstant durchgeführt werden kann.

Nach der Berechnung des Korrekturkoeffizienten Kac in der oben beschriebenen Steuerwert-Aktualisierungseinrichtung 51 zur Annäherung des Verbrennungszustands des Motors an die Mager­ grenze während der Magerverbrennung wird eine Kraftstoffein­ spritzdauer Tinj in der Korrektureinrichtung 52 gesetzt.

Die Kraftstoffeinspritzdauer Tinj wird durch folgende Formel ausgedrückt:

Tinj = TB·Kac·Ketc ± Kacc/dec + TD.

In der oben stehenden Formel bedeutet TB eine Grundantriebs­ zeit (Grundimpulseinspritzdauer) des Injektors 9, die anhand einer Information über die angesaugte Luftmenge, die von dem Luftströmungssensor 17 erfaßt wurde, und einer Information über die Motordrehzahl Ne von dem Kurbelwinkelsensor 24 ge­ setzt wird. TD ist eine Korrekturantriebsdauer, die zur Kor­ rektur der Antriebsdauer einer Batteriespannung von einem nicht gezeigten Sensor entsprechend hinzugefügt oder abgezogen wird.

Außerdem ist Ketc ein Korrekturkoeffizient, der andere Elemen­ te als der Korrekturkoeffizient Kac enthält. Kacc/dec ist ein Korrekturkoeffizient, der einer Beschleunigung oder Verzöge­ rung des Motors entspricht. Kacc wird nach einer Beschleuni­ gung addiert und Kdec nach einer Verzögerung subtrahiert.

Der durch die oben beschriebene Steuerwert-Aktualisierungsein­ richtung 51 berechnete Korrekturkoeffizient Kac wird nur dann aktualisiert, wenn die folgenden Bedingungen vorhanden sind:

• A. Der gesteuerte Betriebszustand des Motors ist ein Magerverbrennungszustand.
• B. Der Leerlaufschalter 21 ist ausgeschaltet.
• C. Der Betriebszustand des Motors 1 ist ein erster Be­ triebszustand.

Der Begriff "erster Betriebszustand" bezeichnet einen Be­ triebszustand, in dem der Motor 1 in einem Betriebsbereich verbleibt, in dem die Erfassungswerte wirksam sind. Dieser in Fig. 4 gezeigte Bereich wird nachstehend als X-Bereich be­ zeichnet. Dieser X-Bereich wird durch den Liefergrad der in den Motor 1 angesaugten Luftmenge und die Drehzahl (d. h. die Motordrehzahl) definiert. Wenn durch eine Betriebszustands- Erfassungseinrichtung (nicht gezeigt), die aus dem Luftströ­ mungssensor 17 und dem Kurbelwinkelsensor 24 zusammengesetzt ist, festgestellt wird, daß der Betriebszustand des Motors alle der drei folgenden Bedingungen 1 bis 3 erfüllt, wird bestimmt, daß sich der Betriebszustand des Motors innerhalb des X-Bereiches befindet.

• 1. Die Motordrehzahl Ne liegt innerhalb des Bereiches zwi­ schen zwei Schwellen (XXZONNEL,XXZONNETH), d. h. XXZONNELNeXXZONNETH.
• 2. Der Liegergrad Ev der angesaugten Luftmenge liegt innerhalb des Bereiches zwischen zwei Schwellen (Ev-L,Ev-H), d. h. Ev-LEvEv-H.
• 3. Der Schalthebel des Getriebes ist in dem D-Bereich (im Falle eines mit einem Automatikgetriebe ausgestatteten Fahrzeugs) oder ist in dem dritten Gang oder höher (im Falle eines mit einem Handschaltgetriebe ausgestatteten Fahrzeugs).

Wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind, wird der Korrektur­ koeffizient Kac aktualisiert.

Ein solcher X-Bereich wird wie untenstehend beschrieben ge­ setzt.

Fig. 6(a) bis Fig. 6(c) sind beispielsweise Diagramme, die jeweils die Beziehungen zwischen der Antriebsdauer jedes an einem 6-Zylindermotor angebrachten Injektors 9 und der Abwei­ chung der Strömungsratensteigung zeigen. Es sind nur verschie­ dene Beispiele gezeigt. Wie es anhand dieser Diagramme gezeigt ist, verschlechtert sich die Linearität des Betriebes des Injektors in Bereichen, in denen Kraftstoff in kleinen bzw. großen Mengen eingespritzt wird. Da die Steuerung einer Ver­ brennungsgrenze während der Magerverbrennung, d. h. die Steue­ rung einer Verbrennungsgrenze auf der Basis von Schwankungen der Verbrennung während der Ermittlung der Schwankungen der Verbrennung eine hohe Genauigkeit erfordert, ist es schwer, die Steuerung richtig durchzuführen, wenn die Linearität des Betriebes des Injektors gering ist. Deswegen werden solche Bereiche ausgeschlossen und die Magerverbrennung in Bereichen durchgeführt, in denen die Abweichung jedes Injektors 9 in­ nerhalb von 0 bis ±1% liegt und die Linearität des Injektors beibehalten wird. Hierdurch ist es möglich, eine genaue Ver­ änderungskorrektur (d. h. eine Steuerung eines Kraftstoffgrenz­ wertes für jeden Zylinder) richtig durchzuführen. Der durch den Liefergrad Ev und die Motordrehzahl Ne definierte X-Be­ reich entspricht diesem Magerverbrennungs-Steuerbereich, in dem die Linearität des Injektors beibehalten wird. Dies bedeu­ tet, daß der Ermittlungsbereich zur Durchführung einer Grenz- Magerverbrennung zur Innenseite des X-Bereiches hin begrenzt ist, obwohl die Magerverbrennung selbst in einem Bereich durchgeführt wird, der größer als der X-Bereich ist.

Der Liefergrad Ev entspricht der Last des Motors 1. Diese Motorlast kann sich abhängig von der Verwendungsweise eines elektrischen Systems ändern. Genauer gesagt sind Schwankungen der Motorlast (d. h. des Liefergrades Ev) nach oben und nach unten ansprechend auf ein EIN/AUS-Schalten einer Klimaanlage relativ deutlich.

Bei dem erfindungsgemäßen System ist deshalb die Größe des X- Bereichs abhängig davon, ob die Klimaanlage an- oder ausge­ schaltet ist, schaltbar, wie es in Fig. 5 gezeigt ist.

Durch Umschalten der oberen und unteren Schwellen Ev-H und Ev-L des Liefergrads Ev der angesaugten Luftmenge abhängig davon, ob die Klimaanlage an- oder ausgeschaltet ist und daher durch Umschalten der Größe des X-Bereiches kann eine sehr genaue Steuerung des Verbrennungsgrenzwertes durchgeführt werden.

Obwohl die Schwellen der Motordrehzahl Ne in dem oben genann­ ten Fall nicht verändert werden, können die Schwellen der Motordrehzahl Ne abhängig davon verändert werden, ob die Klimaanlage an-oder ausgeschaltet ist. Es ist außerdem mög­ lich, sowohl die Schwellen des Liefergrades Ev als auch die Schwellen der Motordrehzahl Ne zu verändern.

Die ECU 25 ist außerdem mit einer Steuerwert-Halteeinrichtung 53 versehen, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn der Betriebs­ bereich des Motors 1 den X-Bereich verläßt, wird der Korrek­ turkoeffizient Kac als Steuerwert zum Zeitpunkt eines Betrie­ bes im X-Bereich vor dem Verlassen durch die Steuerwert-Hal­ teeinrichtung 53 gehalten oder mit anderen Worten gespeichert.

Zu den Fällen, in denen ein Betrieb außerhalb des X-Bereiches (des ersten Betriebszustands) erfolgt, gehört der Fall, daß der Betriebszustand des Motors 1 ein Magerverbrennungszustand außerhalb des in Fig. 4 gezeigten X-Bereichs ist (dieser Fall wird nachstehend als "zweiter Betriebszustand" bezeichnet) und außerdem der Fall, daß der Motor 1 in einem anderen als dem Magerverbrennungszustand betrieben wird (dieser Fall wird nachstehend als "dritter Betriebszustand" bezeichnet). In dem zweiten Betriebszustand korrigiert die Korrektureinrichtung 52 die zuzuführende Kraftstoffmenge mittels des in der Steuer­ wert-Halteeinrichtung 53 gehaltenen Korrekturkoeffizienten Kac. In dem dritten Betriebszustand wird der Betrieb jedoch dadurch durchgeführt, daß das Luft/Kraftstoffverhältnis auf einen Wert gesetzt wird, der fetter ist als das magere Luft/ Kraftstoffverhältnis.

Die Korrektureinrichtung 52 ist mit einer Rückkehrzeit-Korrek­ tureinrichtung 54 versehen, so daß, wenn der Motor 1 nach Verlassen einer Magerverbrennung wieder zur Magerverbrennung zurückkehrt, die während der Magerverbrennung nach der Rück­ kehr zuzuführende Kraftstoffmenge durch den in der Steuer­ wert-Halteeinrichtung 53 gehaltenen Korrekturkoeffizient Kac korrigiert wird.

Wenn der Betrieb des Motors 1 wieder zu einer Magerverbrennung übergeht, nachdem der Betrieb von einer Magerverbrennung zu einem normalen Luft/Kraftstoffverhältnis zurückgekehrt ist, wird die Kraftstoffeinspritzdauer deshalb wieder mittels des Korrekturkoeffizienten gesetzt, der während der unmittelbar vorhergehenden Magerverbrennung ermittelt wurde. Es ist deswe­ gen nicht mehr erforderlich, Abweichungen innerhalb der Zylin­ der von Beginn an zu ermitteln, wodurch es möglich ist, sofort in einen Zustand überzugehen, in dem eine Magerverbrennung an dem Verbrennungsgrenzwert gesteuert wird.

Die ECU 25 ist außerdem mit einer Motorstillstandszeit-Steuer­ wert-Halteeinrichtung 55 versehen. Diese Motorstillstands- Steuerwert-Halteeinrichtung 55 hält den Steuerwert (d. h. den Korrekturkoeffizienten) zum Zeitpunkt der Magerverbrennung auch wenn der Motor 1 angehalten wird. Wenn der Motor 1 wieder gestartet wird und zu einer Magerverbrennung kommt, wird die während der Magerverbrennung zuzuführende Kraftstoffmenge sofort durch den in der Maschinenstillstandszeit-Steuerwert- Halteeinrichtung 55 gehaltenen Korrekturkoeffizienten Kac korrigiert.

In der Praxis ist die Maschinenstillstandszeit-Steuerwert- Halteeinrichtung 55 nicht als eine von der Steuerwert-Hal­ teeinrichtung eigenständige Einheit angeordnet, sondern die Steuerwert-Halteeinrichtung 53 wird außerdem als Maschinen­ stillstandszeit-Steuerwert-Halteeinrichtung 55 verwendet. Die Steuerwert-Halteeinrichtung 53 speichert den Korrekturkoeffi­ zienten Kac auch während des Stillstands des Motors weiter, während sie von einer Batterie gestützt wird.

Die Kraftstoffeinspritzantriebsdauer wird deswegen auch nach einem Neustart des Motors 1 mit Hilfe des Korrekturkoeffizien­ ten gesetzt, der in der unmittelbar vorhergehenden Magerver­ brennung ermittelt wurde. Deswegen ist es ebenfalls möglich, sofort in einen Magerverbrennungszustand überzugehen, in dem die Verbrennungsgrenze gesteuert wird.

Dort, wo der in der Steuerwert-Halteeinrichtung 53 gehaltene Korrekturkoeffizient Kac verwendet wird, wird der Korrekturko­ effizient Kac auf einen Wert begrenzt, der gleich oder größer als ein vorherbestimmter Wert (z. B. 1,0) ist, um eine stabile Magerverbrennung zu erhalten.

Da das erfindungsgemäße Kraftstoffzufuhrsystem auf die oben beschriebene Weise aufgebaut ist, kann das erfindungsgemäße Kraftstoffzufuhrverfahren mittels der in dem Fließdiagramm von Fig. 7 gezeigten Verfahrensschritte durchgeführt werden.

Als erstes wird in einem Schritt S1 bestimmt, ob sich der Motor in einem Magerverbrennungsbereich befindet oder nicht. Wenn sich der Motor 1 in dem Magerverbrennungsbereich befin­ det, geht die Routine zu dem Schritt S2 weiter. Wenn sich der Motor 1 nicht in dem Magerverbrennungsbereich befindet, wird ein Betrieb mit einem stöchiometrischen oder einem fetten Luft/Kraftstoffverhältnis durchgeführt.

In dem Schritt S2 wird bestimmt, ob der Betriebszustand des Motors 1 innerhalb des in Fig. 4 gezeigten X-Bereiches liegt. Wenn festgestellt wird, daß der Betriebszustand des Motors 1 innerhalb des X-Bereiches liegt, geht die Routine zu Schritt S3 weiter. Wenn der Betriebszustand des Motors 1 außerhalb des X-Bereiches liegt, geht die Routine dahingegen zu Schritt S9 weiter, und der Zählwert wird auf 0 gesetzt (N=0).

Die Routine geht weiter zu Schritt S10, wo ein Korrekturkoef­ fizient Kac(j) gleich Kac(j-1) gesetzt wird (Kac(j)=Kac(j-1)), Kac(j) wird dann in Schritt S11 auf einen vorherbestimmten Wert begrenzt (in diesem Fall 1). Die Routine geht dann zu dem Schritt S12 weiter, wo mittels des auf diese Weise begrenzten Korrekturkoeffizienten Kac(j) eine Kraftstoffeinspritzdauer gemäß der folgenden Formel gesetzt wird (Korrekturschritt):

Tinj = TB·Kac·Ketc ± Kacc/dec + TD.

Die Routine geht dann zu Schritt S13 weiter, wo der gespei­ cherte Wert Kac(j-1) des vorhergehenden Korrekturkoeffizienten auf den gespeicherten Wert Kac(j-1) des momentanen Korrektur­ koeffizienten geändert wird und der Wert des Korrekturkoeffi­ zienten Kac(j-1) batteriegestützt gespeichert wird.

Wenn die Routine zu den Schritten S2 und S3 weitergeht, wird bestimmt, ob die Anzahl der Steuerzyklen 128 Zyklen erreicht hat, d. h. ob die Ermittlung der Verbrennungsschwankungen vollendet worden ist. Es wird in diesem Schritt bestimmt, ob der Zählwert N gleich 128 ist (N=128).

Bis der Zählwert N 128 erreicht, wird der Zählwert schritt­ weise um 1 erhöht (N=N+1). Dann wird Kac(j) gleich Kac(j-1) gesetzt [Kac(j)=Kac(j-1)), und die Routine geht zu Schritt S7 weiter.

Wenn der Zählwert N 128 erreicht hat, geht die Routine zu schritt S4 weiter, so daß die Anzahl Ndet der verschlechterten Zyklen pro Zylinder, der Schlechtverbrennungs-Bestimmungswert Vac und der Zykluszählwert N alle zurückgesetzt werden.

Die Routine geht dann zu Schritt S5 (Verbrennungsschwankungs- Erfassungsschritt) weiter, wo die Anzahl Ndet der verschlech­ terten Zyklen pro Zylinder und der Schlechtverbrennungs-Be­ stimmungswert Vac entsprechend den Werten der Drehschwankungen während der 128 Zyklen berechnet werden.

Dieser Verbrennungsschwankungs-Erfassungsschritt umfaßt einen Winkelbeschleunigungsschwankungs-Erfassungsschritt, einen Erfassungsschritt für einen normalisierten Schwankungswert und einen Erfassungsschritt für eine Schlechtverbrennungs­ information. In dem Winkelbeschleunigungsschwankungs-Erfas­ sungsschritt wird eine Winkelbeschleunigung Acc durch den Kurbelwinkelsensor 24 und ein dem Schwankungszustand der Verbrennung in dem Motor 1 entsprechender Winkelbeschleuni­ gungs-Schwankungswert ΔAcc(n) erfaßt, indem die Differenz ΔAcc zwischen einem geglätteten Wert AccAV, der durch Glätten der Winkelbeschleunigung Acc erhalten wird und der von dem Kurbel­ winkelsensor 24 ausgegebenen Winkelbeschleunigung Acc bestimmt wird. Der Beschleunigungs-Schwankungswert ΔAcc(n) wird gemäß der folgenden Formel berechnet:

ΔAcc(n) = Acc(n) - AccAV(n)

AccAV(n) wird seinerseits durch Durchführung einer Primärfil­ terverarbeitung gemäß der folgenden Formel berechnet:

AccAV(n) = α·AccAV(n-1) + (1-α)·Acc(n)

wobei α ein aktualisierender Verstärkungsfaktor in der Primär­ filterverarbeitung ist.

In dem Erfassungsschritt für den normalisierten Schwankungs­ wert wird der Schwankungswert ΔAcc(n) dem Betriebszustand des Motors 1 entsprechend normalisiert. Der normalisierte Schwan­ kungswert IAC(n) wird daher gemäß der folgenden Formel berech­ net:

IAC(n) = AAcc(n)·Kte(Ev,Ne).

Aus dem Vorgehenden geht hervor, daß der Schwankungszustand der Verbrennung in dem Motor 1 in dem Verbrennungsschwankungs- Erfassungschritt erfaßt wird.

Als nächstes wird in dem Schlechtverbrennungs-Informations­ mengen-Erfassungsschritt ein Korrekturkoeffizient Kac auf der Basis mehrerer in dem Verbrennungsschwankungs-Erfassungs­ schritt erhaltene Erfassungswerte berechnet, der erforderlich ist, damit der Verbrennungszustand in dem Motor 1 sich während einer Magerverbrennung an eine Magergrenze annähern kann.

In dem Steuerwert-Aktualisierungsschritt werden der Schlecht­ verbrennungs-Bestimmungswert Vac und die Anzahl Ndet(j) der Zyklen mit schlechter Verbrennung, die die Schlechtverbren­ nungs-Informationsmengen bilden, für jeden Zylinder gemäß der folgenden Formeln berechnet:

Vac(j) = Σ{ IAC(j)<IACTH}·{IACTH-IAC(j)}

Ndet(j) = Σ{IAC(j)<IACTH}.

Der Schlechtverbrennungs-Bestimmungswert Vac(j) wird durch Summierung jeder Verschlechterungsmenge erhalten, die den Unterschied zwischen dem Schwellwert IACTH und dem normali­ sierten Schwankungswert IAC(j) anzeigt so daß die Auswirkun­ gen der Werte um die Stelle herum minimiert werden können, um den Verschlechterungszustand präzise wiederzuspiegeln.

Auf der Basis dieser Anzahl Ndet(j) von Zyklen mit verschlech­ terter Verbrennung und des Schlechtverbrennungs-Bestimmungs­ wertes Vac wird der Korrekturkoeffizient Kac(j) in Schritt S6 berechnet (Steuerwert-Aktualisierungsschritt) Durch Vergleich der Größe der Anzahl Ndet(j) von Zyklen mit verschlechterter Verbrennung eines vorgegebenen Zylinders mit zwei Schwellen (N1,N2) wird der Korrekturkoeffizient Kac berechnet, wobei folgende drei Fälle (1) bis (3) unterschieden werden.

• (1) NdetN2:
  Kac(j) = Kac(j-1) + Kar(vac-Vaco)
• (2) N1NdetN2:
  Kac(j) = Kac(j-1)
• (3) Ndet<N1:
  Kac(j) = Kac(j-1) + Kal(Vac-Vac).

In Schritt S7 wird die Kraftstoffeinspritzdauer entsprechend der folgenden Formel gesetzt (Korrekturschritt):

Tinj = TB·Kac·Ketc ± Kacc/dec + TD.

Die Routine geht dann zu Schritt S8 (Steuerwert-Halteschritt) weiter, wo ein aktualisierter Wert Kac(j) als Korrekturkoeffi­ zient Kac(j-1) gesetzt wird, der zu diesem Zeitpunkt zu spei­ chern ist. Der Wert dieses Korrekturkoeffizienten Kac(j-1) wird batteriegestützt gespeichert. Dieser Schritt S8 wird auch während des Stillstands des Motors weiter durchgeführt. In diesem Fall entspricht der Schritt 8 dem Maschinenstillstands­ zeit-Steuerwert-Halteschritt.

Danach kehrt die Routine zu Schritt S1 zurück, und die gleiche Routine wird wiederholt.

Der Schlechtverbrennungs-Bestimmungswert Vac(j) und die Anzahl Ndet(j) der Zyklen mit verschlechterter Verbrennung wird für jeden Zylinder in Intervallen einer voreingestellten Anzahl von Verbrennungen, beispielsweise bei jedem 128-ten (oder 256- ten) Zyklus wie oben beschrieben durchgeführt. Da bei der Durchführung der Steuerung der Verbrennungszutand über eine relativ lange Zeitdauer ermittelt wird, wird eine stabile und genaue Korrektur durchgeführt, die statistische Eigenschaften wiederspiegelt.

Außerdem werden sowohl die untere Grenze von (Vac-Vaco) zum Zeitpunkt einer Anreicherungskorrektur als auch die von (Vaco- Vac) zum Zeitpunkt einer Abmagerungskorrektur nach der Berech­ nung auf 0 begrenzt.

Der oben beschriebene Korrekturkoeffizient Kac(j) kann eben­ falls nach oben und nach unten hin begrenzt werden. Beispiels­ weise ist er so gesetzt, daß er innerhalb des Bereiches von 0,9 bis 1,1 (ausschließlich) liegt [0,9<Kac(j)<1,1]. Der Korrekturkoeffizient Kac(j) ist deswegen so gesetzt, daß er eine abrupte Korrektur vermeidet und eine allmähliche Korrek­ tur durchführt, so daß ein Auftreten eines Stoßes oder der­ gleichen verhindert werden kann und die Steuerung stabil durchgeführt werden kann.

Der in dem oben erwähnten Steuerwert-Aktualisierungsschritt berechnete Korrekturkoeffizient Kac wird nur dann aktuali­ siert, wenn die drei Bedingungen A bis C erfüllt sind. Beson­ ders wegen der Bedingung C, nämlich der Bedingung, daß der Betriebszustand des Motors 1 innerhalb des in Fig. 4 gezeigten X-Bereiches liegt, wird die Linearität des Injektors aufrecht erhalten und der Korrekturkoeffizient Kac auf der Basis eines Schwankungswertes der Verbrennung unter Bedingungen guter Erfassungsgenauigkeit und Steuergenauigkeit aktualisiert, wodurch eine geeignete Steuerung durchgeführt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch der X-Bereich so umgeschaltet werden, daß sein Abdeckungsbereich abhängig davon vergrößert wird, ob die Klimaanlage eingeschaltet ist oder nicht. Durch Umschalten der oberen Grenzschwelle Ev-H und der unteren Grenzschwelle Ev-L des Liefergrades der Menge der angesaugten Luft abhängig davon, ob die Klimaanlage ein- oder ausgeschaltet ist, ist eine sehr feine Steuerung eines Ver­ brennungsgrenzwertes möglich.

Wenn der Betriebsbereich des Motors 1 den X-Bereich verläßt, wird der Korrekturkoeffizient Kac vor diesem Verlassen in dem Steuerwert-Halteschritt gehalten (gespeichert). Wenn der Betriebsbereich des Motors den Magerverbrennungsbereich ver­ läßt, wird der vor diesem Verlassen erhaltene Korrekturkoeffi­ zient Kac(j) ebenfalls gehalten.

Wenn der Betriebszustand des Motors 1 ein Magerverbrennungs­ zustand ist und außerhalb des in Fig. 4 gezeigten X-Bereiches liegt, wird die während der Magerverbrennung zuzuführende Kraftstoffmenge in dem Korrekturschritt mit Hilfe des in dem Steuerwert-Halteschritt gehaltenen Korrekturkoeffizienten Kac korrigiert. Hierdurch kann die Magerverbrennung noch genauer an dem Verbrennungsgrenzwert gesteuert werden.

Wenn der Betriebszustand des Motors 1 wieder zu einer Mager­ verbrennung zurückkehrt, nachdem er einmal den Betriebszustand bei einem normalen Luft/Kraftstoffverhältnis verlassen hat, wird die Kraftstoffeinspritzantriebsdauer wieder mit Hilfe des Korrekturkoeffizienten gesetzt, der während der unmittelbar vorhergehenden Magerverbrennung ermittelt wurde. Es ist des­ halb nicht notwendig, Abweichungen innerhalb der Zylinder wieder von Anfang an zu ermitteln, wodurch es möglich ist, sofort in einen Zustand überzugehen, in dem eine Magerver­ brennung an der Verbrennungsgrenze gesteuert wird.

Während eines Stillstands des Motors dient der Steuerwert- Halteschritt auch als Motorstillstandzeit-Steuerwert-Halte­ schritt, so daß der Korrekturkoeffizient zum Zeitpunkt der Magerverbrennung auch dann gehalten wird, wenn der Motor angehalten wird. Daraus folgt, daß die während der Magerver­ brennung zuzuführende Kraftstoffmenge durch den in dem Motor­ stillstandszeit-Steuerwert-Halteschritt gehaltenen Korrektur­ koeffizient Kac korrigiert wird, wenn die Maschine neu gestar­ tet wird und ihr Betriebszustand ein Magerverbrennungszustand wird.

Es ist deswegen auch nach Neustarten des Motors 1 immer noch möglich, sofort in einen Zustand überzugehen, in dem eine Magerverbrennung an der Verbrennungsgrenze gesteuert wird, da die Kraftstoffeinspritzantriebsdauer mit Hilfe des Korrektur­ koeffizienten gesetzt wird, der während der unmittelbar vor­ hergehenden Magerverbrennung ermittelt wurde.

Nach Durchführung einer Korrektur durch das oben beschriebene Halten eines Korrekturkoeffizienten wird der in dem Steuer­ wert-Halteschritt gehaltene Korrekturkoeffizient so begrenzt, daß er gleich oder größer als ein vorherbestimmter Wert (bei­ spielsweise 1,0) ist, so daß eine stabile Magerverbrennung erreicht werden kann.

Durch die vorliegende Erfindung werden außerdem weitere Vor­ teile erreicht. Durch die vorliegende Erfindung wurde es ermöglicht, eine Schätzung von Verbrennungsschwankungen durch­ zuführen, wobei probabilistische Eigenschaften des Motordreh­ moments berücksichtigt werden. Es wird außerdem ermöglicht, auf der Basis dieser Schätzung eine Steuerung des Luft/Kraft­ stoffverhältnisses durchzuführen. Deswegen kann eine Steuerung des Verbrennungszustands des Motors mittels einer an dem Fahrzeug angebrachten Recheneinheit auf Echtzeitbasis durch­ geführt werden, wobei die probabilistische Eigenschaft der Verbrennungsschwankungen in Betracht gezogen werden.

Es ist außerdem möglich, Differenzen der Verbrennungsgrenzen innerhalb der Zylinder aufgrund von Abweichungen des Luft/ Kraftstoffverhältnisses sicher zu korrigieren, die durch Unterschiede der Formen der Injektoren und Einlaßleitungen und die Zeitsteuerung der Ventile verursacht werden. Deswegen kann jeder einzelne Zylinder auf die Verbrennungsgrenze eingestellt werden, wodurch es möglich ist, die Emission von NOx zu mini­ mieren.

Darüber hinaus kann die Erfassung und Steuerung der Drehzahl­ schwankungen der einzelnen Zylinder durch nur einen Kurbelwin­ kelsensor durchgeführt werden, weshalb eine sehr genaue Mager­ verbrennungssteuerung mit sehr wenig Aufwand durchgeführt werden kann.

Claims (22)

1. Kraftstoffzufuhrsystem für eine Verbrennungskraftmaschine mit

• - einer Kraftstoffzufuhreinrichtung (9) zur Steuerung der zuzuführenden Kraftstoffmenge,
• - einer Verbrennungsschwankungs-Erfassungseinrichtung (50) zur Erfassung eines Schwankungszustands der Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine (1) und
• - einer Kraftstoffzufuhr-Steuereinrichtung (25), die entsprechend einem vorherbestimmten Steuerwert auf der Basis eines Erfassungswertes von der Verbrennungsschwan­ kungs-Erfassungseinrichtung (50) eine Kraftstoffmenge bestimmt, die von der Kraftstoffzufuhreinrichtung (9) zuzuführen ist, um ein Luft/Kraftstoffverhältnis der Verbrennungskraftmaschine auf einem Wert in der Nähe einer Magerverbrennungsgrenze zu halten, und die Kraft­ stoffzufuhreinrichtung (9) auf der Basis des Wertes der so bestimmten Kraftstoffmenge steuert, gekennzeichnet durch
• - eine Betriebszustands-Erfassungseinrichtung (17, 24) zur Erfassung eines Betriebszustands der Verbrennungskraft­ maschine (1),
• - eine Steuerwert-Aktualisierungseinrichtung (51) für eine wiederholte Aktualisierung des vorherbestimmten Steuer­ wertes auf der Basis des Erfassungswertes, wenn durch die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung (17, 24) erfaßt worden ist, daß sich die Verbrennungskraftmaschi­ ne (1) in einem ersten Betriebszustand befindet, und
• - eine Steuerwert-Halteeinrichtung (53) zum Halten des Steuerwerts auf einem Wert, auf den der Steuerwert in dem unmittelbar vorhergehenden ersten Betriebszustand aktualisiert wurde, wenn durch die Betriebszustands- Erfassungseinrichtung (17, 24) erfaßt wurde, daß sich die Verbrennungskraftmaschine (1) außerhalb des ersten Betriebszustandes befindet.

2. Kraftstoffzufuhrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerwert-Halteeinrichtung (51) eine Einrichtung zur Bestimmung des letzten Steuerwertes auf der Basis des unmittelbar vorher aktualisierten Steuerwer­ tes und des Erfassungswertes aufweist.

3. Kraftstoffzufuhrsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Setzeinrichtung, die in einem anderen als dem ersten Betriebszustand das Luft/Kraftstoffverhältnis fetter setzt als den Wert in der Nähe der Magerverbren­ nungsgrenze.

4. Kraftstoffzufuhrsystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung der zuzuführenden Kraftstoffmenge auf der Basis des in der Steuerwert-Halteeinrichtung (53) gehaltenen Steuerwerts, wenn die Verbrennungskraftmaschine nach Verlassen des ersten Betriebszustands wieder in den ersten Betriebs­ zustand zurückkehrt.

5. Kraftstoffzufuhrsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Setzeinrichtung, die das Luft/Kraftstoffver­ hältnis in einem anderen als dem ersten Betriebszustand auf der Basis des in der Steuerwert-Halteeinrichtung (53) gehaltenen Steuerwerts auf ein mageres Luft/Kraftstoff­ verhältnis setzt.

6. Kraftstoffzufuhrsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Setzeinrichtung, die das Luft/Kraftstoffver­ hältnis in einem zweiten Betriebszustand, der anders ist als der erste Betriebszustand, auf der Basis des gehalte­ nen Steuerwertes auf ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis setzt, das Luft/Kraftstoffverhältnis jedoch in einem dritten Betriebszustand, der anders als der erste und der zweite Betriebszustand ist, auf ein Luft/Kraftstoffver­ hältnis setzt, das fetter ist als das magere Luft/Kraft­ stoffverhältnis.

7. Kraftstoffzufuhrsystem nach einem der Ansprüche 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Betriebszustand durch eine Ansaugluftmenge und eine Drehzahl der Verbren­ nungskraftmaschine (1) definiert ist.

8. Kraftstoffzufuhrsystem nach einem der Ansprüche 1, 5 und 6, gekennzeichnet durch eine Begrenzungseinrichtung zur Begrenzung des Steuerwertes, der in der Steuerwert-Hal­ teeinrichtung (53) gehalten ist, auf einen Wert, der gleich oder größer als ein vorherbestimmter Wert ist, der eine stabile Magerverbrennung erreichen kann.

9. Kraftstoffzufuhrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerwert-Halteeinrichtung (53) eine Einrichtung enthält, die den Steuerwert auch während dem Stillstand der Verbrennungskraftmaschine (1) hält.

10. Kraftstoffzufuhrsystem nach Anspruch 1, wobei die Ver­ brennungskraftmaschine mehrere Zylinder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Zylinder mit der Verbren­ nungsschwankungs-Erfassungseinrichtung (50), der Steuer­ wert-Aktualisierungseinrichtung (51) und der Steuerwert- Halteeinrichtung (53) versehen ist und daß die Kraftstoff­ zufuhreinrichtung (9) eine Bestimmungseinrichtung auf­ weist, die auf der Basis des Steuerwerte der einzelnen Zylinder die jeweils den einzelnen Zylindern zuzuführenden Kraftstoffmengen bestimmt.

11. Kraftstoffzufuhrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbrennungsschwankungs-Erfassungsein­ richtung (50) eine Einrichtung (50A), die als Verbren­ nungsschwankungswert der Verbrennungskraftmaschine (1) einen Schwankungswert der Winkelbeschleunigung einer von der Verbrennungskraftmaschine (1) angetriebenen Welle erfaßt, und eine Einrichtung (50B) umfaßt, die einen normalisierten Schwankungswert bestimmt, indem der Schwankungswert entsprechend einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine (1) normalisiert wird, und daß eine Berechnungseinrichtung vorgesehen ist, die einen Schlechtverbrennungs-Bestimmungswert berechnet, indem sie den normalisierten Schwankungswert, der durch die Bestim­ mungseinrichtung (50B) für den normalisierten Schwankungs­ wert erhalten wurde, mit einer vorherbestimmten Schwelle vergleicht, wobei die Kraftstoffzufuhr-Steuereinrichtung (25) eine Modifizierungseinrichtung umfaßt, die einen der Schwankungswerte und die Schwelle abhängig von dem Be­ triebszustand der Verbrennungskraftmaschine modifiziert, und die Steuerwert-Aktualisierungseinrichtung (50) eine Berechnungseinrichtung umfaßt, die den Steuerwert so berechnet, daß der Schlechtverbrennungs-Bestimmungswert sich an einen vorherbestimmten Grundwert annähert.

12. Kraftstoffzufuhrverfahren für eine Verbrennungskraftma­ schine, bei dem

• - eine Kraftstoffmenge, die von einer Kraftstoffzufuhrein­ richtung zuzuführen ist, um ein Luft/Kraftstoffverhält­ nis der Verbrennungskraftmaschine (1) auf einem Wert in der Nähe einer Magerverbrennungsgrenze zu halten, ent­ sprechend einem vorherbestimmten Steuerwert bestimmt wird und
• - die Kraftstoffzufuhreinrichtung auf der Basis des Wertes der so bestimmten Kraftstoffmenge gesteuert wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
• - Erfassung eines Verbrennungsschwankungszustands der Verbrennungskraftmaschine (1);
• - wiederholte Aktualisierung des vorherbestimmten Steuer­ werts auf der Basis des Erfassungswertes in dem Verbren­ nungsschwankungszustands-Erfassungsschritt, wenn in dem Verbrennungsschwankungszustand - Erfassungsschritt festge­ stellt wurde, daß sich die Verbrennungskraftmaschine in einem ersten Betriebszustand befindet; und
• - Halten des Steuerwertes auf einem Wert, auf den der Steuerwert in dem unmittelbar vorhergehenden ersten Betriebszustand aktualisiert wurde, wenn in dem Ver­ brennungsschwankungszustands-Erfassungsschritt erfaßt wurde, daß sich die Verbrennungskraftmaschine (1) au­ ßerhalb des ersten Betriebszustands befindet.

13. Kraftstoffzufuhrverfahren nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Steuerwert-Aktualisierungsschritt die Bestimmung des letzten Steuerwertes auf der Basis des unmittelbar zuvor aktualisierten Steuerwerts und des Erfassungswertes umfaßt.

14. Kraftstoffzufuhrverfahren nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Luft/Kraftstoffverhältnis in einem anderen Betriebszustand als dem ersten Betriebszustand auf eine fettere Seite gesetzt wird als der Wert in der Nähe der Magerverbrennungsgrenze.

15. Kraftstoffzufuhrverfahren nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zuzuführende Kraftstoffmenge auf der Basis des in dem Steuerwert-Halteschritt gehaltenen Steu­ erwertes bestimmt wird, wenn die Verbrennungskraftmaschine nach Verlassen des ersten Betriebszustands wieder in den ersten Betriebszustand zurückkehrt.

16. Kraftstoffzufuhrverfahren nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in einem anderen Betriebszustand als dem ersten Betriebszustand das Luft/Kraftstoffverhältnis auf der Basis des in dem Steuerwert-Halteschritt gehaltenen Steuerwerts auf eine mageres Luft/Kraftstoffverhältnis gesetzt wird.

17. Kraftstoffzufuhrverfahren nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in einem zweiten Betriebszustand, der anders ist als der erste Betriebszustand, das Luft/Kraft­ stoffverhältnis auf der Basis des gehaltenen Steuerwerts auf ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis gesetzt wird, das Luft/Kraftstoffverhältnis jedoch in einem dritten Betriebszustand, der anders ist als der erste und der zweite Betriebszustand, auf eine Seite gesetzt wird, die fetter ist als das magere Luft/Kraftstoffverhältnis.

18. Kraftstoffzufuhrverfahren nach einem der Ansprüche 12, 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Betriebs­ zustand durch eine Ansaugluftmenge und eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (1) definiert wird.

19. Kraftstoffzufuhrverfahren nach einem der Ansprüche 12, 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Steuerwert- Halteschritt gehaltene Steuerwert auf einen Wert begrenzt wird, der gleich oder größer ist als ein vorherbestimmter Wert, der eine stabile Magerverbrennung erreichen kann.

20. Kraftstoffzufuhrverfahren nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Steuerwert-Halteschritt auch das Halten des Steuerwerts während des Stillstands der Ver­ brennungskraftmaschine (1) umfaßt.

21. Kraftstoffzufuhrverfahren nach Anspruch 12, wobei die Verbrennungskraftmaschine mehrere Zylinder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsschwankungs­ zustands-Erfassungsschritt, der Steuerwert-Aktualisie­ rungsschritt und der Steuerwert-Halteschritt unabhängig bei jedem der mehreren Zylinder durchgeführt werden.

22. Kraftstoffzufuhrverfahren nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Verbrennungsschwankungszustands- Erfassungsschritt einen Winkelbeschleunigungsschwankungs- Erfassungsschritt, in dem als Verbrennungsschwankungswert der Verbrennungskraftmaschine (1) ein Schwankungswert der Winkelbeschleunigung einer von der Verbrennungskraftma­ schine (1) angetriebenen Welle erfaßt wird, und einen Erfassungsschritt für einen normalisierten Schwankungswert umfaßt, in dem ein normalisierter Schwankungswert dadurch bestimmt wird, daß der Schwankungswert einem Betriebs­ zustand der Verbrennungskraftmaschine (1) entsprechend normalisiert wird, wobei in einem Schlechtverbrennungs- Bestimmungswert-Berechnungsschritt eine Berechnung eines Schlechtverbrennungs-Bestimmungswerts durchgeführt wird, indem der normalisierte Schwankungswert, der in dem Be­ stimmungsschritt für den normalisierten Wert erhalten wurde, mit einer vorherbestimmten Schwelle verglichen wird, in einem Modifizierungsschritt ein Schwankungswert und die Schwelle abhängig von dem Betriebszustand der Ver­ brennungskraftmaschine modifiziert werden, und in dem Steuerwert-Aktualisierungsschritt die Berechnung des Steuerwerts so durchgeführt wird, daß sich der Schlecht­ verbrennungs-Bestimmungswert an einen vorherbestimmten Grundwert annähert.