DE19654699A1

DE19654699A1 - Verbrennungsmotor mit einer Steuerung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses

Info

Publication number: DE19654699A1
Application number: DE19654699A
Authority: DE
Inventors: Jeff S O'neill; Martin A Iwamuro; John A Connally; Matthew S Carroll; Jim A Zigan
Original assignee: Cummins Engine Co Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1996-12-30
Publication date: 1997-07-03
Anticipated expiration: 2016-12-31
Also published as: DE19654699B4; JPH09236031A; US5904131A; GB2308683B; GB2308683A; US6457467B1; GB9626869D0; US6041765A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Brennstoffsteuerung von Verbrennungsmotoren und insbesondere eine Vorrichtung für die Steuerung des Luft-Brennstoff-Ver hältnisses eines Verbrennungsmotors für einen gasförmigen Brennstoff.

Um einen optimalen Lauf des Motors zu erreichen, überwachen moderne Verbrennungsmotoren das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Brennstoffgemisches für den Motor, um die Motorleistung zu optimieren. Eine sorgfältige Überwachung des Luft-Brenn stoff-Verhältnisses des Brennstoffgemisches ist erforderlich, um die beste Verwertung des Brennstoffes bei gleichzeitig niedrigen Emissionen des Motors zu erreichen. In der vorlie genden Beschreibung bedeutet "Brennstoffgemisch" das Gemisch aus Brennstoff und Luft, das dem Motor zur Verbrennung zuge führt wird.

Es gibt auch einen Trend, gasförmigen Brennstoff bei Verbren nungsmotoren einzusetzen. In diesem Zusammenhang bedeutet "gasförmiger Brennstoff" einen Brennstoff, der sich unter Normalbedingungen in gasförmigem Zustand befindet. Einige Beispiele von gasförmigen Brennstoffen, die bei Verbrennungs motoren eingesetzt werden, sind unter Druck gesetztes Erdgas, flüssiges Erdgas und flüssiges Erdölgas. Verbrennungsmotoren für gasförmige Brennstoffe mit einer genauen Steuerung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses sind von besonderem Nutzen bei auf hohe Belastungen ausgelegten Lastkraftwagen.

Zur Überwachung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses bei Ver brennungsmotoren für einen gasförmigen Brennstoff wird typi scherweise ein Sensor für das Luft-Brennstoff-Verhältnis, üblicherweise ein Sauerstoffsensor, den Verbrennungsprodukten im Abgasstrom des Motors ausgesetzt. Der Gehalt an Sauerstoff in den Verbrennungsprodukten eines Brennstoffgemisches ist ein Maß für das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Brennstoffge misches unmittelbar vor seiner Verbrennung.

Ein Nachteil eines solchen Sensors besteht darin, daß die Rückkopplung zu einer Steuerung auf dasjenige Brennstoffge misch beschränkt ist, das schon verbraucht worden ist. Demge mäß führt die Verzögerung zwischen der Verbrennung im Motor und der Erfassung durch den Sensor für das Luft-Brennstoff-Ver hältnis zu einer nicht optimalen Motorleistung, insbeson dere bei nicht stationären Betriebsbedingungen des Motors.

Einige bekannte Gasmotorensysteme verwenden mehrere Sensoren, um eine bessere Steuerung zu ermöglichen. Insbesondere wird ein Sensor für den Gasmassenstrom in die Leitung für den gas förmigen Brennstoff und ein Sensor für den Luftmassenstrom in den Luftansaugtrakt stromaufwärts des Ansaugkrümmers des Mo tors eingefügt. Üblicherweise wird anhand dieser zusätzlichen Sensoren ein Eingangs-Luft-Brennstoff-Verhältnis ermittelt, welches dazu verwendet werden kann, das Luft-Brennstoff-Ver hältnis alleine oder zusammen mit dem geläufigeren Sensor für das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf der Auslaßseite zu re geln. Zwar stellen diese Systeme gewöhnlich eine wirksamere Kontrolle über das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Motors zur Verfügung, jedoch nur mit Hilfe dieser zusätzlichen Sensoren. Darüber hinaus können diese Sensoren für die Zuverlässigkeit des Systemes von Nachteil sein, da sie die Zahl der möglichen Ausfallquellen erhöhen.

Bekannte Systeme leiden auch unter anderen Beschränkungen. So benötigt beispielsweise das üblicherweise zur Steuerung des Brennstoffstromes bei Gasmotoren eingesetzte Tellerventil ei nen relativ hohen Druck des gasförmigen Brennstoffes, um wir kungsvoll zu funktionieren. Ein niedrigerer Druck in der Brennstoffleitung ist aber bei manchen Anwendungen kostengün stiger.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasmotor bereitzustellen, der Gebrauch macht von der effektiveren Steuerung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses, die durch die Erfassung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses am Einlaß des Mo tors gewonnen wird, ohne jedoch hierfür zwei zusätzliche Sen soren zu benötigen. Darüber hinaus ist das Problem einer wirkungsvollen Regelung eines gasförmigen Brennstoffstromes von niedrigem Druck zu lösen, wenn bei einem solchen Motor unter niedrigem Druck stehender, gasförmiger Brennstoff ver wendet werden soll.

Diese Aufgabe ist durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Steuerungsverfahren und Verbrennungsmotoren ge löst. Vorteilhafte Weiterbildungen hiervon sind in den Un teransprüchen angegeben.

Die vorliegende Erfindung schafft Verbesserungen an Vorrich tungen und Verfahren zur Steuerung des Luft-Brennstoff-Ver hältnisses von Motoren mit Fremdzündung. Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerungsvorrichtung, die auf den ermittelten und dem Motor zugeführten Luftmassenstrom und Brennstoffmassenstrom anspricht, ohne einen eigenen Sen sor für den Luftmassenstrom zu benötigen. Statt dessen ermit telt die Vorrichtung den Luftmassenstrom anhand anderer Sensoren unter Verwendung einer gegebenen Beziehung, wie bei spielsweise der Geschwindigkeit-Dichte-Gleichung (Drehzahl- Dichte-Gleichung).

Ein mit diesem Merkmal versehener Verbrennungsmotor hat einen Ansaugkrümmer und ist so ausgebildet, daß er ein Gemisch aus Luft und gasförmigem Brennstoff verbrennen kann. Der Motor weist einen mit dem Ansaugkrümmer verbundenen Luftansaugtrakt zur Versorgung mit Luft und eine mit dem Ansaugkrümmer ver bundene Brennstoffleitung zur Versorgung mit gasförmigem Brennstoff auf. Die Brennstoffleitung hat ein steuerbares Ventil zur Regelung des durch die Brennstoffleitung fließen den Brennstoffstromes und einen ersten Sensor, der ein Brenn stoffsignal entsprechend dem Massenfluß des Brennstoffes durch die Brennstoffleitung zur Verfügung stellt. Ein zweiter Sensor stellt ein Geschwindigkeitssignal entsprechend der Drehzahl des Motors bereit. Ein dritter Sensor stellt ein Drucksignal entsprechend dem Druck innerhalb des Ansaugkrüm mers zur Verfügung. Ein vierter Sensor stellt ein Temperatur signal entsprechend der Temperatur innerhalb des Ansaugkrümmers bereit. Eine auf das steuerbare Ventil und den ersten, zweiten, dritten und vierten Sensor reagierende Steuerung bestimmt ein Luftsignal entsprechend dem Massen strom der Luft durch den Luftansaugtrakt als Funktion des Ge schwindigkeits-, des Druck- und des Temperatursignales. Die Steuerung bildet ein Ventilsteuersignal anhand des Luftsigna les und des Brennstoffsignales. Das steuerbare Ventil rea giert auf dieses Ventilsteuersignal, um den Betrag des durch die Brennstoffleitung fließenden Brennstoffstromes einzustellen.

Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, das die Schritte der Erfassung der Motordrehzahl, des Druckes und der Temperatur im Ansaugkrüm mer und des Massenstromes des Brennstoffes umfaßt.

Ein weiterer Schritt des Verfahrens besteht darin, den Luft massenstrom als Funktion der erfaßten Motordrehzahl, des Druckes und der Temperatur im Ansaugkrümmer zu bestimmen. Ein anderer Schritt besteht darin, den Brennstoffstrom durch die Brennstoffleitung entsprechend dem Luftmassenstrom und dem ermittelten Massenstrom des Brennstoffes zu steuern.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Motor vor gesehen, der einen Abgasstromsensor und einen Einlaßgas massenstromsensor verwendet und den Einlaßluftmassenstrom aus der Motordrehzahl und einem Ansaugkrümmersignal entsprechend der Temperatur oder dem Druck innerhalb des Ansaugkrümmers ableitet. Die Steuerung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses dieses Motors wird unter Zuhilfenahme des erfaßten Brenn stoffmassenstromes und der Luft und des Luft-Brennstoff-Ver hältnisses aus dem Abgasstrom durchgeführt.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Ver wendung eines drehbetätigten Drosselventiles in Abhängigkeit eines Ventilsteuersignales, um eine Regelung des durch die Brennstoffleitung hindurchtretenden Brennstoffstromes zu schaffen. Dieses Merkmal ermöglicht den Gebrauch einer Brenn stoffleitung mit relativ geringem Druck. Eine Steuerung kann das Betätigungssignal für das Drosselventil in Übereinstim mung mit einer Steuerungsvorrichtung für das Luft-Brennstoff-Ver hältnis zur Verfügung stellen.

Demnach besteht ein wesentlicher Aspekt der Erfindung darin, eine verbesserte Steuerungsvorrichtung für das Luft-Brenn stoff-Verhältnis eines Motors mit Fremdzündung bereitzustel len, die auf den ermittelten Massenstrom des Brennstoffes und der Luft reagiert, ohne auf einen eigenen Luftmassensensor angewiesen zu sein.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, einen Abgas sensor für das Luft-Brennstoff-Verhältnis in die Vorrichtung mit einzubeziehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher er läutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung einer bevorzugten Aus führungsform nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Steuerung für die bevorzug te Ausführungsform nach Fig. 1;

Fig. 3A ein Flußdiagramm, das eine Steuerungsroutine für die in Fig. 2 dargestellte Steuerung zeigt;

Fig. 3B eine Fortsetzung des Flußdiagrammes nach Fig. 3A;

Fig. 4A ein Flußdiagramm, das einen in Fig. 3A dargestell ten Schritt detaillierter zeigt; und

Fig. 4B ein Flußdiagramm, das einen in Fig. 3B dargestell ten Schritt detaillierter zeigt.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrich tung beziehungsweise eines Systemes 10 zur Anwendung der Er findung, beispielsweise an einem Schwerlastkraftwagen.

Die Vorrichtung 10 weist einen Luftansaugtrakt 20 und eine Brennstoffleitung 30 auf, die mit einer Luft-Brennstoff-Mischer einrichtung (Mischer) 50 in Fluidverbindung stehen. Das Luft-Brennstoff-Verhältnis in dem Mischer 50 wird durch ein steuerbares Brennstoffventil 40 in der Brennstoffleitung 30 geregelt. Ein Gemisch aus Luft und Brennstoff aus dem Mischer 50 bildet ein Brennstoffgemisch zur Verbrennung in einem Motor 60, der sich mit dem Mischer 50 in Fluidverbin dung befindet. Das verbrannte Brennstoffgemisch verläßt den Motor über einen Abgastrakt 70. Die Steuerung 80 überwacht verschiedene Werte des Systemes 10 und verstellt das Brenn stoff-Steuerventil 40 in entsprechender Weise.

Der Luftansaugtrakt 20 weist einen Luftfilter 22 auf, der die Luft filtert, die einem Verdichter 24 zugeführt wird. Der Verdichter 24 erhöht ganz allgemein den Druck der Luft, die durch ihn hindurch strömt. Der Verdichter 24 kann als Turbo lader ausgebildet sein. Die unter Druck gesetzte Luft aus dem Verdichter 24 strömt dann im Luftansaugtrakt 20 durch einen Ladeluftkühler oder Nachkühler 26 von bekannter Art. Der Nachkühler 26 befindet sich in Fluidverbindung mit dem Luft- Brennstoff-Mischer 50. Bei anderen Ausführungsformen kann ein steuerbares Wastegateventil im Luftansaugtrakt 20 zwischen dem Verdichter 24 und dem Mischer 50 angeordnet sein, um den Luftdruck regeln zu können.

Die Brennstoffleitung 30 umfaßt einen Tank 32 für gasförmigen Brennstoff zur Bevorratung von geeignetem gasförmigen Brenn stoff, der üblicherweise verdichtet oder verflüssigt vor liegt. Der Tank 32 befindet sich mit einem Druckregler 34 in Fluidverbindung. Der Brennstoff aus dem Tank 32 wird in be kannter Weise verdampft. Der verdampfte Brennstoff strömt entlang der Brennstoffleitung 30 und der Brennstoffdruck wird in einer dem Fachmann bekannten Weise vom Druckregler 34 ge regelt. Der Brennstoff strömt dann durch die Brennstofflei tung 30 weiter über ein Notfallabschaltventil 36 zu einem Brennstoffsensor 38. Der Brennstoffsensor 38 speist in die Steuerung 80 ein Brennstoffsignal ein, das ein Maß für den durch die Brennstoffleitung 30 fließenden Massenstrom des Ga ses darstellt. Der Brennstoffsensor 38 kann vom Typ eines Hitzdraht-Anemometers oder auch von anderer bekannter Art sein.

Dann strömt der Brennstoff durch die Brennstoffleitung 30 hindurch weiter zu einem Brennstoff-Regelventil 40. Die Steuerung 80 steuert das Brennstoff-Steuerventil 40 über ein Stellglied 42, um damit den Brennstoffstrom zum Mischer 50 zu regeln. Nach einer Ausführungsform ist das Brennstoff-Steuer ventil 40 ein Tellerventil, das durch eine elektroma gnetische Einrichtung proportional zur Pulsbreite eines Rechtecksignales aus der Steuerung 80 betätigt werden kann, ähnlich wie es in dem US-Patent Nr. 4,537,172 beschrieben worden ist, auf dessen Offenbarungsgehalt hiermit ausdrück lich Bezug genommen wird.

Da aber diese Art eines Brennstoff-Steuerventiles einen rela tiv hohen Druck in der Brennstoffleitung benötigt, kann nach der vorliegenden Erfindung auch ein als Drehklappe ausgebil detes Drosselventil bzw. ein Drehschieber in Schmetterlings form (butterfly valve) als Brennstoff-Steuerventil 40 eingesetzt werden, welches zur Drehbetätigung durch die Steuerung 80 ausgebildet ist. Anders als ein von einem Sole noid linear betätigtes Brennstoff-Tellerventil benötigt ein solches Drehschieber-Drosselventil zur ordnungsgemäßen Funk tion keinen hohen Druck in der Brennstoffleitung. Die Drehbe tätigung eines solchen Drosselventiles kann elektromagnetisch als Reaktion auf ein Signal der Steuerung 80 erfolgen.

Ein Gemisch aus Luft und geregeltem Brennstoff strömt aus dem Mischer 50 durch den Durchlaß 52 für das Brennstoffgemisch zum Drosselventil 56. Das Drosselventil 56 kann von der Art einer bekannten Drosselklappe sein, die auf ein von einem Be nutzer gesteuertes Gaspedal reagiert. Der Sensor 58 ist mit der Steuerung 80 verbunden, um ein Drosselstellungssignal TPP zur Verfügung zu stellen. Nach einer Ausführungsform ist ein Leerlauf-Bypassventil, das auf die Steuerung 80 reagiert, parallel zum Drosselventil 56 vorgesehen, um eine minimale Versorgung mit Brennstoffgemisch zu ermöglichen, die den Leerlauf des Motors aufrechterhält.

Das Brennstoffgemisch tritt aus dem Mischer 50 über einen Durchlaß 52 für das Brennstoffgemisch in den Ansaugkrümmer 62 des Motors 60 ein und wird dann entzündet. Ein Sensor 63 ist mit der Steuerung 80 verbunden, um ein Signal MT für die Tem peratur im Ansaugkrümmer zur Verfügung zu stellen. Ein Sensor 64 ist mit der Steuerung 80 verbunden, um ein Signal MP für den Druck im Ansaugkrümmer zur Verfügung zu stellen. Ein Mo torstellungssensor 65 ist mit der Steuerung 80 verbunden, um ein Signal PS zur Verfügung zu stellen. Das Signal PS, das mit Hilfe eines Magnetsensors und feststehenden Gebern am An trieb der Nockenwelle des Motors erzeugt wird, ist ein Maß für die Stellung der Nockenwelle des Motors. Die Steuerung 80 kann die Frequenz des Signales PS verwenden, um die Drehzahl des Motors 60 zu bestimmen. Ein Sensor 66 ist mit der Steue rung 80 verbunden, um ein Signal CT für die Temperatur des Kühlmittels des Motors zur Verfügung zu stellen.

Die Verbrennungsprodukte aus dem Motor 60 bilden einen Ab gasstrom, der durch einen Abgastrakt 70 strömt und eine Tur bine 72 antreibt. Die Turbine 72 wiederum treibt über eine mechanische Verbindung 74 den Verdichter 24 an. Der Abgas strom wird von einem Sensor 76 überwacht, der mit der Steue rung 80 verbunden ist, um ein Abgassignal zur Verfügung zu stellen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform erfaßt der Sensor 76 den Sauerstoffgehalt in den Abgasen, der ein Maß für das Luft-Brennstoff-Verhältnis vor der Verbrennung ist.

Die Steuerung 80 kann eine elektronische Schaltung aus einem oder mehreren Bauteilen sein. In ähnlicher Weise kann die Steuerung 80 aus digitalen Schaltkreisen, analogen Schalt kreisen oder beiden bestehen. Die Steuerung 80 kann ein pro grammierbarer digitaler oder analoger Prozessor oder eine hybride Kombination aus beiden sein. Vorzugsweise ist die Steuerung 80 aber von einer bekannten, auf einem Mikroprozes sor basierenden Ausbildung.

Die Sensoren 38, 58, 63-66 und 76 können ein Signal in entwe der digitaler oder analoger Form an die Steuerung 80 liefern. Demgemäß ist die Steuerung 80 so ausgebildet, daß sie die Si gnale der Sensoren verarbeiten und in ein geeignetes Format umwandeln kann, welches benötigt wird. Alle Sensoren der Vor richtung 10 sind von bekannter Ausbildung.

Fig. 2 zeigt eine Steuerung 100 zur Steuerung des Motorsyste mes 10 nach der vorliegenden Erfindung. Die Steuerung 100 ba siert auf einem erforderlichen Soll- oder erwünschten Luft-Brenn stoff-Verhältnis, das als Input 110 dargestellt ist. Ein Operator 120 nimmt das gewünschte Luft-Brennstoff-Verhältnis auf, um es zu einem Brennstoffstromsignal eines offenen Re gelkreises als Funktion des Luftmassenstromes umzuwandeln.

Statt auf einen Sensor für den Luftmassenstrom zur Bildung eines entsprechenden Signales aufzubauen, wird nach der vor liegenden Erfindung der Luftmassenstrom anhand anderer an ei nem Motor befindlicher Sensoren abgeleitet. So stellt beispielsweise die Geschwindigkeit-Dichte-Gleichung den Luft massenstrom unter Verwendung von Sensorsignalen zur Verfü gung, die die Motordrehzahl, den Druck und die Temperatur des Ansaugkrümmers darstellen. Die Geschwindigkeit-Dichte-Glei chung stellt den Luftmassenstrom Ma wie folgt dar:

Ma = (Ve _* Vd _* n _* p)/(2 _* R _* T)

wobei:
Ve = Liefergrad eines gegebenen Motors;
Vd = Hubraum des gegebenen Motors;
n = Motordrehzahl;
P = Druck im Ansaugkrümmer;
R = ideale Gaskonstante;
T = Temperatur im Ansaugkrümmer.

Die drei unabhängigen Variablen n, T und P können durch die Motor-Sensorsignale PS, MT und MP bestimmt werden, wie es in Verbindung mit Fig. 1 aufgezeigt worden ist. Der Open Loop Brennstoffstrom-Operator 120 wird durch die Division von Ma durch das erwünschte Luft-Brennstoff-Verhältnis bestimmt. Nach anderen Ausführungsformen können n, T oder P als kon stant angesehen werden, so daß nur zwei Sensoren notwendig sind, um Ma zu bilden.

Neben dem vom Operator 120 gebildeten Open Loop Signal ist auch ein Brennstoffstromsignal aus einem geschlossenen Regel kreis vorgesehen. Dieser Kreis beginnt durch einen Vergleich des Signales des erwünschten Luft-Brennstoff-Verhältnisses mit dem erfaßten Luft-Brennstoff-Verhältnis-Input 176. Das erfaßte Luft-Brennstoff-Verhältnis kann bestimmt werden aus dem vom Sensor des Motorsystemes 10 nach Fig. 1 bereitge stellten Abgassignal. Das Ergebnis dieses Vergleiches ist ein Brennstoffstrom-Fehler 130 = erfaßtes Luft-Brennstoff-Ver hältnis aus dem Input 176 - erwünschtes Luft-Brennstoff-Ver hältnis aus dem Input 110. Ein Kompensator 132 verarbeitet und begrenzt diesen Fehlerterm als eine Funktion von Ma und des Open Loop Brennstoffsignal-Outputs des Operators 120, um ein Closed Loop Brennstoffstromsignal 136 zu bilden. Der Kom pensator dämpft große Veränderungen im Fehler zur Minimierung der Empfindlichkeit gegen Rauschen und zur Verbesserung der Stabilität.

Es wird weiterhin bei der bevorzugten Ausführungsform ange nommen, daß ein Unterschied im Luftmassenstrom für das er wünschte und das erfaßte Luft-Brennstoff-Verhältnis vernach lässigbar; der Fehlerterm kann daher einer Veränderung des erwünschten zum gemessenen Brennstoffmassenstrom zugerechnet werden.

Die Open Loop und Closed Loop Brennstoffstromsignale werden mit einem Motorausgleichskompensator 140 aufsummiert, um ein Sollsignal 142 für den Brennstoffstrom zu bilden. Der Kompen sator 140 dient dem Ausgleich von Übergangszuständen, die die Regelung nachteilig beeinflussen könnten. Solche Übergangszu stände können sich aus Veränderungen der Drosselklappenstel lung und in der Motorleerlaufsteuerung ergeben. Wirkungsmäßig ist das Open Loop Brennstoffstromsignal ein Optimalwertterm, der von dem von der geschlossenen Regelschleife kompensierten Brennstoffstromsignal abgeglichen wird, um Veränderungen der Auslegungsparameter des Motors über die Zeit Rechnung zu tra gen.

Darüber hinaus trägt das Closed Loop System mit seiner Kom pensation zur gesamten Systemstabilität der Steuerung bei. Bei einem Ausfall eines Abgas-Luft-Brennstoff-Sensors kann das Open Loop Optimalwert-Brennstoffstromsignal zu einer "Heimkehrmöglichkeit" bei unter Umständen verringertem Wir kungsgrad beitragen.

Das den Sollbereich überdeckende Gasstromsignal 142 wird von einem Signalbegrenzer 150 innerhalb eines vorbestimmten Be reiches gehalten, um ein abgegrenztes Signal 152 für den Gas brennstoffmassenstrom zu schaffen, das einem Operator 170 zugeführt wird, um zu einem Open Loop Steuerventilsignal 172 umgewandelt zu werden. Das begrenzte Sollsignal 152 für den Gasbrennstoffmassenstrom wird mit dem erfaßten Gasbrennstoff massenstrom 138 verglichen. Das erfaßte Signal für den Gas brennstoffmassenstrom kann bestimmt werden aus dem Brennstoffsignal des Sensors 138 nach Fig. 1. Ein Fehlerterm 160 für den Brennstoffstrom wird bestimmt durch den Vergleich des Signals 152 mit dem Signal 138, wobei: Fehlerterm 160 = Signal 152 - Signal 138.

Ein Kompensator 162 sorgt für einen Ausgleich des Fehlerterms 160 als eine Funktion des Signals 152, um ein Closed Loop Re gelventilsignal 164 bereit zu stellen. Das Open Loop Steuer ventilsignal 172 und das Closed Loop Regelventilsignal 164 werden aufsummiert und von einem Signalbegrenzer 180 be grenzt, um ein Ventilsteuersignal 190 zu bilden. Das Ventil steuersignal 190 kann mit einer Stelleinrichtung 42 nach Fig. 1 verbunden werden, um demgemäß den Brennstoffstrom durch das Brennstoffsteuerventil 140 zu regeln.

Das Steuersystem 100 kann unter Verwendung von linearen oder diskreten Steuertechniken und zugehöriger Hardware verwirk licht werden.

Die Steuerung 80 ist dabei so ausgebildet, daß sie der jewei ligen Konfiguration entspricht, die ausgewählt wird, wenn sie dazu verwendet wird, das Steuersystem 100 zu verwirklichen. Die Fig. 3A, 3B, 4A und 4B zeigen Ablaufdiagramme für die schrittweise Implementierung einer Softwareroutine zur Imple mentierung des Steuersystem 100 nach einem Aspekt gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3A zeigt den Start der Routine 200 zur Implementierung des Steuersystem 100, das periodisch ausgeführt wird. Die Routine 200 schließt wie in Fig. 3B gezeigt ab. Beim Schritt 202 nach Fig. 3A werden die Sensoren des Systems abgefragt und die Signale entsprechend verarbeitet. Der Schritt 202 um faßt die Formatierung und die Umwandlung von Sensorsignalen, wie sie benötigt werden. So kann beispielsweise das Brenn stoffsignal vom Sensor 38 nach Fig. 1 linearisiert werden durch die Verwendung einer Verweistabelle und tiefpaßgefil tert werden durch einen Differenzgleichungsvorgang. In ähnli cher Weise kann das Abgassignal des Sensors 76 nach Fig. 1 einem Kalibriervorgang unterzogen werden, um der Sensorenva riabilität Rechnung zu tragen, einer Linearisierung durch die Anwendung einer Verweistabelle und einer Tiefpaßfilterung un terzogen werden.

Beim Schritt 204 werden die Programmvariablen mit Werten ent sprechend den Sensorsignalen einem Updatevorgang unterzogen. Bei einer Ausführungsform, die einen Motorstellungssensor verwendet, wird die Motordrehzahl n bestimmt durch die Zäh lung der Frequenz der Stellimpulse und die Division mit einer geeigneten Zeitbasis. Der Druck im Ansaugkrümmer wird der Va riablen PM zugewiesen. Die Temperatur im Ansaugkrümmer wird der Variablen TM zugewiesen. Die Temperatur des Kühlmittels des Motors wird der Variablen TC zugewiesen. Die Drosselklap penstellung wird der Variablen TP zugewiesen und zwar als ein prozentualer Wert.

In hierzu ähnlicher Weise wird ein vorbereitetes Signal für den Einlaßbrennstoffmassenstrom dem erfaßten Gasmassenstrom (SGMF) zugewiesen und ein vorbereitetes Abgas-Luft- Brennstoff-Verhältnis-Signal einem erfaßten Luft-Brennstoff-Ver hältnis (SAFR).

Beim Schritt 206 wird ein Ausgangs-Luft-Brennstoff-Verhältnis (BAFR) bestimmt als eine Funktion von n, PM, TM und TC. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird das BAFR bestimmt durch die Addition von drei einzelnen Ausdrücken. Ein 3-D Kennfeld (Verweistabelle) stellt den Ausgangswert zur Verfü gung, der in Abhängigkeit von den Ausgangsvariablen n, PM ausgewählt wird. Der zweite Ausdruck stellt eine Kompensation der Temperatur im Ansaugkrümmer zur Verfügung und ergibt sich aus einem auszulesenden Eintrag einer zweckbestimmten Verwei stabelle mit MT. Ein dritter Ausdruck sorgt für eine Kompen sation der Kühlmitteltemperatur und wird abgeleitet durch die Anwendung einer Hysteresefunktion bezogen auf TC.

Der Schritt 208 sorgt für eine Übergangsanreicherung (TE) von BAFR als eine Funktion der Zeit, n und TP. Diese Funktion ist zur Schaffung zusätzlichen Drehmomentes bei großen Anstiegen der Drosselklappenstellung (TP) vorgesehen. Das Drehmoment wird erhöht durch die Bildung eines angereicherten Brenn stoffgemisches, was demgemäß durch eine Abnahme des Luft- Brennstoff-Verhältnisses bewerkstelligt wird. Nach einer be vorzugten Ausführungsform wird TE mit einem Schwellenwert TP getriggert und als ein exponentiell abklingendes Signal zuge führt, wobei die Abklingrate von n abhängt.

Beim Schritt 210 wird ein erwünschtes oder Soll-Luft- Brennstoff-Verhältnis (TAFR) berechnet wie folgt:
TAFR = BAFR - TE, um eine entsprechende Zunahme der Brenn stoffgemischanreicherung zu erhalten. Beim Schritt 212 wird die Geschwindigkeit-Dichte-Gleichung angewandt, um den Luft massenstrom (AMFR) zu bestimmten. Die Gleichung wird ausge drückt als AMFR = Konstante _* (Ve _* AvgRPM _* PM)/(TM + 459.67). Der Liefergrad (Ve) wird aus einem charakteristi schen 3-D Motorkennfeld interpoliert, das mit Variablen n, PM besetzt ist.

Der Wert TM wird an die Rankine Skala durch die Addition von 459.67 normiert. AvgRPM ist eine über die Zeit gemittelte Be stimmung von n.

Die Open Loop Brennstoffrate (OLFR) wird beim Schritt 220 be rechnet als:

Beim Schritt 230 wird ein Closed Loop Luft-Brennstoff-Ver hältnis Fehler (AFRE) bestimmt durch die Subtraktion des Soll-Luft-Brennstoff-Verhältnisses (TAFR) von dem erfaßten Luft-Brennstoff-Verhältnis (SAFR). Da davon ausgegangen wird, daß Veränderungen des Luftmassenstromes vernachlässigt werden können, ist dieser Fehlerausdruck ein allgemeiner Hinweis auf einen Fehler beim Brennstoff- oder Gasmassenstrom. Beim Schritt 232 wird dieser Fehler zur Dämpfung von Übergangszu ständen kompensiert. Der sich hieraus ergebende resultierende Wert ist die Closed Loop Strömungsrate (CLFR).

In Fig. 4A ist eine bevorzugte Ausführungsform zur Ausführung der Luft-Brennstoff-Verhältnis Fehlerkompensation nach Schritt 232 als Routine 300 gezeigt. Die Routine 300 zeigt einen Proportional-Integral (PI) Kompensator mit verschiede nen Begrenzungsfunktionen. Beim Schritt 310 der Routine 300 werden eine obere Closed Loop Strömungsgrenze (CLFRU) und ei ne untere Closed Loop Strömungsgrenze (CLFRL) bestimmt durch einen Zugriff auf geeignete Verweistabellen mit dem Wert der Open Loop Strömungsrate (OLFR) aus dem Schritt 220. Diese Werte werden in nachfolgenden Schritten der Routine weiter verwendet.

Beim Schritt 320 wird ein Integral-Kompensator-Anstieg AFKI bestimmt durch einen Zugriff auf eine Verweistabelle einer Funktion des Luftmassenstromes (AMFR) aus dem Schritt 212. In ähnlicher Weise wird beim Schritt 330 ein Proportional- Kompensator-Anstieg AFKP durch den Zugriff auf eine geeignete Verweistabelle mit AMFR bestimmt.

Demgemäß wird im Schritt 340 ein Proportional-Kompensator-Aus druck AFREKP berechnet als AFREKP = AFRE _* AFKP. Beim Schritt 350 wird ein Integral-Fehler-Kompensator-Ausdruck be rechnet als:

AFREKI(k) = AFKI(k-1)+[(dT/2) _* (AFRE(k) + AFRE(k-1)] _* AFKI

wobei
dT = Zeit zwischen zwei Durchläufen der Routine
k = das während des gegenwärtigen Durchlaufes der Routine berechnete Ergebnis; und
k-1 = das Ergebnis ist, das während des unmittelba ren vorhergehenden Durchlaufes der Routine be rechnet worden ist.

Beim Schritt 360 wird AFREKI begrenzt auf einen feststehenden Bereich zwischen CLFRU und CLFRL und kann auch mittels einer Prozentfunktion begrenzt werden. Der Integralterm AFRKEI wird dann mit dem Proportionalterm AFREPK summiert, um die Closed Loop Brennstoffstromrate CLFR zu ergeben (siehe Schritt 370). Beim Schritt 380 wird CLFR auf einen von CLFRU und CLFRL de finierten Bereich begrenzt. Die Routine 300 übergibt dann die Steuerung an die aufrufende Routine zurück.

Wie es wieder aus Fig. 3A ersichtlich ist, folgt der Berech nung von CLFR im Schritt 232 der Schritt 236 nach Fig. 3B. Beim Schritt 236 wird ein Brennstoffstrom oder eine Brenn stoffrate im eingeschwungenen Zustand (SSFR) berechnet als die Summe der Optimalwert- und kompensierten Closed Loop Va riablen OLFR und CLFR, wie sie beim Schritt 220 beziehungs weise 232 bestimmt worden sind.

Beim Schritt 240 wird ein Ausdruck (TFR) für die Brenn stoffrate im Übergangszustand als eine Funktion der Zeit, TP und des Leerlaufzustandes bestimmt. Anders als bei der Über gangsanreicherung nach dem Schritt 208 befaßt sich die TFR Bestimmung mit kleineren Übergangszuständen. So können sich beispielsweise Störungen des Luftmassenstromes aus Verände rungen der Stellung der Drosselklappe aufgrund von dynami schen Zuständen bei der Befüllung des Ansaugkrümmers ergeben. SAFR kann keinen Ausgleich dieser Störungen schaffen und zwar aufgrund der Verzögerung des Transportes durch den Motor hin durch. Infolgedessen wird TFR dazu verwendet, Brennstoff pro portional zu den hochfrequenten Bewegungen der Drosselklappe (oder zusätzlich einem für die Leerlaufsteuerung vorgesehenen Bypassventil, sofern ein solches verwendet wird) hinzuzufügen oder wegzunehmen.

Beim Schritt 242 wird ein Soll-Gasmassenstrom (TGMF) berech net unter Addition von SSFR und TFR. Dann wird TGMF beim Schritt 250 auf einen festen Bereich begrenzt. Bei Schritt 260 wird ein Gasmassenstromfehler (GMFE) berechnet durch die Subtraktion des erfaßten Gasmassenstromes (SGMF) vom Soll-Gasmassenstrom (TGMF). Dieser Fehlerterm wird beim Schritt 262 als eine Funktion der Zeit und TGMF kompensiert, um ein Closed Loop Ventilsteuersignal (CLCS) zu erzeugen.

In Fig. 4B ist eine bevorzugte Ausführungsform zur Durchfüh rung der Kompensation nach dem Schritt 262 als Routine 400 dargestellt.

Die Routine 400 ist ein Proportional-Integral-Differential-Kom pensator (PID), der die Rauschempfindlichkeit verringert und die Stabilität verbessert. Beim Schritt 410 der Routine 400 ist eine Bedingung anzutreffen, die überprüft, ob TGMF größer ist als ein vorgegebener Wendepunkt der Übertragungs funktion. Wenn TGMF diesen Wendepunkt überschreitet, werden die Proportional- und Integralanstiege GMKP und GMKI beim Schritt 412 jeweils auf einen maximalen Wert gesetzt.

Wenn TGMF diesen Wendepunkt nicht überschreitet, dann ist beim Schritt 420 eine zweite Bedingung anzutreffen, die über prüft, ob sich TGMF unterhalb eines vorgegebenen Wendepunktes der Übertragungsfunktion befindet. Wenn TBMF nicht kleiner ist als der vorgegebene Wendepunkt der Übertragungsfunktion, dann werden beim Schritt 422 GMKP und GMKI auf einen minima len Anstieg eingestellt. Andernfalls verändern sich GMKP und GMKI nicht und die Steuerung geht zum Schritt 430 weiter. Der Wendepunkt der Übertragungsfunktion kann bestimmt werden als eine Funktion eines festen Schwellenwerts und eines Aus druckes, der ein Niveau einer Verstärkungshysterese einführt.

Beim Schritt 430 wird der Proportional-Kompensator-Ausdruck berechnet als GMFEKP = GMFE _* GMKP. Beim Schritt 440 wird der Integral-Kompensator-Ausdruck berechnet als GMFEKI(k) = GMFEKI(k-1) + [(dT/2) _* (GMFE(k) + GMFE(k-1)] _* GMKI. Beim Schritt 450 wird der Differential-Kompensations-Ausdruck be rechnet als GMFEKD(k) = (GMFE(k) - GMFE(k-1)) _* KDGAIN/DT, wobei das Kompenstor-Anstiegsglied die Konstante KDGAIN ist.

Beim Schritt 460 ist eine Bedingung anzutreffen, die über prüft, ob der Sensor für den Gasmassenstrom ausgefallen ist. Wenn dies der Fall ist, dann wird der Closed Loop Steuer signalwert CLCS beim Schritt 464 auf Null gesetzt. Wenn kein Ausfall des Sensors festgestellt werden kann, dann wird CLCS berechnet als die Summe der Kompensatorausdrücke: CLCS = GMFEKP + GMFEKI + GMFEKD und zwar beim Schritt 462. Die Rou tine 400 kehrt dann zu der aufrufenden Routine zurück.

Wie es aus Fig. 3B ersichtlich ist, wird nach der Kompensati on und der Bestimmung von CLCS im Schritt 262 der Schritt 270 angetroffen, bei dem ein Open Loop Ventilsteuersignal (OLCS) bestimmt wird, wobei hierzu auf eine Verweistabelle des Brennstoffstromes über den Werten der Ventilsteuersignale zu gegriffen wird. Das Optimalwertsignal OLCS sorgt für eine re duzierte Leistungsfähigkeit, wenn der Sensor für den Gasmassenstrom ausfällt. Beim Schritt 272 wird ein zusammen gesetztes Ventilsteuersignal (VCS) berechnet als: VCS = CLCS + OLCS. Beim Schritt 280 wird VCS auf einen bestimmten Be reich beschränkt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die von einem Proportional-Tellerventil mit einer elektromagneti schen Solenoidsteuerung Gebrauch macht, ist VCS ein auf einen Prozentwert des Arbeitszyklus bezogenes pulsbreitenmodulier tes (PWM) Signal. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungs form, die von einem drehbetätigten Drosselventil Gebrauch macht, ist VCS ein Spannungswert entsprechend der Drehwinkel stellung. Nach dem Schritt 280 der Routine 200 kehrt die Steuerung dann zu der aufrufenden Routine zurück.

Es sollte erwähnt werden daß bestimmte Schritte der in den Fig. 3A, 3B, 4A und 4B dargestellten Routinen häufiger als andere ausgeführt oder anderweitig verändert werden können, wobei sich dies für den Fachmann ergibt. So können beispiels weise nach einer Ausführungsform bei den Schritten 202 und 204 die Sensoren häufiger oder weniger häufig als bei anderen Schritten der Routine ausgelesen und die Variablen mit aktu ellen Werten versehen werden. Nach einer anderen Ausführungs form etwa wird die Routine 200 nach einem festen Zeitschema von etwa 20 Hz abgearbeitet, aber mit 100 Hz bei der Verar beitung und der Mittelwertbildung für MP und SGMF und mit ei ner 33.3 Hz Taktrate bei der Bestimmung, der Filterung und der Skalierung von SGMF, der Berechnung von TFR und der Durchführung verschiedener logischer Funktionen im Zusammen hang mit der Verarbeitung von VCS zur Verwendung als Stellsi gnal. Weiterhin kann nach weiteren Ausführungsformen die Routine als eine Unterbrechungsroutine mit oder ohne festem Ausführungsschema abgearbeitet werden.

Nach der Erfindung ist ein Motor 60 mit einem Ansaugkrümmer 62 vorgesehen, wobei der Motor weiterhin einen Luftansaug trakt 20 und eine Brennstoffleitung 30 aufweist, die zur Ein speisung eines Brennstoffgemisches mit dem Ansaugkrümmer 62 verbunden sind. Die Brennstoffleitung 30 besitzt ein steuer bares Ventil 40 zur Regelung des Brennstoffstromes und einen ersten Sensor 38, der ein Brennstoffsignal entsprechend dem Massenstrom des Brennstoffes durch die Brennstoffleitung hin durch zur Verfügung stellt. Ein zweiter Sensor 65 stellt ein Geschwindigkeitssignal entsprechend der Drehzahl des Motors bereit. Ein dritter Sensor 63 stellt ein Temperatursignal entsprechend der Temperatur innerhalb des Ansaugkrümmers zur Verfügung. Ein vierter Sensor 64 stellt ein Drucksignal ent sprechend dem Druck innerhalb des Ansaugkrümmers zur Verfü gung. Ein fünfter Sensor 76 stellt ein Abgassignal entsprechend dem Luft-Brennstoff-Verhältnis der verbrannten Luft und des Brennstoffes im Abgastrakt bereit. Eine Steue rung 80, die auf das steuerbare Ventil 40 und die Sensoren 38, 63, 64, 65, und 76 reagiert, bestimmt ein Luftsignal ent sprechend dem Massenstrom der Luft durch den Luftansaugtrakt 20 hindurch als Funktion des Geschwindigkeitssignales, des Temperatursignales und des Drucksignales. Die Steuerung er zeugt ein Ventilsteuersignal in Abhängigkeit von dem Luftsi gnal, dem Brennstoffsignal und dem Abgassignal, um ein Stellglied 42 für das Brennstoffsteuerventil zu betätigen.

Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit ei nem mit einem Luftansaugtrakt und einer Leitung für gasförmi gen Brennstoff verbundenen Ansaugkrümmer, wobei der Motor zur Verbrennung eines Gemisches aus Luft aus dem Durchlaß und aus gasförmigem Brennstoff aus der Brennstoffleitung ausgebildet ist, mit folgenden Schritten:

(1) Erfassen der Motordrehzahl;
(2) Erfassen des Ansaugkrümmerdruckes;
(3) Erfassen der Ansaugkrümmertemperatur;
(4) Bestimmen des Luftmassenstromes als Funktion der er faßten Motordrehzahl, des Ansaugkrümmerdruckes und der An saugkrümmertemperatur;
(5) Erfassen des Brennstoffmassenstromes in der Brenn stoffleitung; und
(6) Beeinflussen des Brennstoffstromes in der Brenn stoffleitung gemäß des im Schritt (4) bestimmten Luftmassen stromes und des im Schritt (5) erfaßten Brennstoffmassen stromes.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (6) folgende Schritte umfaßt:

(6a) Aufstellen eines Soll-Luft-Brennstoff-Ver hältnisses;
(6b) Bestimmen eines Soll-Brennstoffmassenstromes aus dem beim Schritt (6a) aufgestellten Soll-Luft-Brennstoff-Ver hältnis und des beim Schritt (4) bestimmten Luftmassen stromes; und
(6c) Vergleichen des beim Schritt (6b) bestimmten Soll-Brennstoffmassenstromes mit dem beim Schritt (5) erfaßten Brennstoffmassenstrom.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor einen Abgasstrom auf weist und der Schritt (6) die weiteren folgenden Schritte um faßt:

(6a) Aufstellen eines Soll-Luft-Brennstoff-Ver hältnisses;
(6b) Erfassen des Luft-Brennstoff-Verhältnisses aus dem Abgasstrom; und
(6c) Vergleichen des beim Schritt (6a) aufgestellten Soll-Luft-Brennstoff-Verhältnisses mit dem beim Schritt (6b) erfaßten Luft-Brennstoff-Verhältnis.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffleitung ein steuer bares Ventil aufweist und der Schritt (6) den Schritt der Be tätigung des steuerbaren Ventiles umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (6) eine Kompensation (Korrektur) für einen Übergangsbetriebszustand des Motors um faßt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor einen Abgasstrom und ein steuerbares Ventil zur Regelung des Brennstoffstromes in der Brennstoffleitung aufweist und der Schritt (6) weiter folgende Schritte umfaßt:

(6a) Aufstellen eines Soll-Luft-Brennstoff-Ver hältnisses;
(6b) Erfassen des Luft-Brennstoff-Verhältnisses aus dem Abgasstrom;
(6c) Bestimmen eines ersten Brennstoffmassenstromes als eine Funktion des beim Schritt (6b) erfaßten Luft-Brennstoff-Ver hältnisses und des Soll-Luft-Brennstoff-Verhältnisses nach Schritt (6a);
(6d) Bestimmen eines zweiten Brennstoffmassenstromes als eine Funktion des Soll-Luft-Brennstoff-Verhältnisses und des beim Schritt (4) bestimmten Luftmassenstromes;
(6e) Aufstellen eines Soll-Brennstoffmassenstromes als eine Funktion des beim Schritt (6c) bestimmten ersten Brenn stoffmassenstromes und des beim Schritt (6d) bestimmten zwei ten Brennstoffmassenstromes;
(6f) Erzeugen eines Ventilsteuersignales als eine Funk tion des beim Schritt (5) erfaßten Brennstoffmassenstromes und des Soll-Brennstoffmassenstromes nach Schritt (6e); und
(6g) Betätigen des steuerbaren Ventiles in Abhängigkeit des beim Schritt (6f) erzeugten Ventilsteuersignales.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (6) das Kompensieren des ersten Brennstoffmassenstromes als Funktion des Luft massenstromes nach Schritt (4) umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (6) eine Begrenzung des Ventilsteuersignales auf einen vorbestimmten Bereich um faßt.

9. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Ventil ein drehbe tätigtes Drosselventil (butterfly valve) ist.

10. Verbrennungsmotor zur Verbrennung eines Gemisches aus Luft und gasförmigem Brennstoff mit einem Ansaugkrümmer, ge kennzeichnet durch:
einen mit dem Ansaugkrümmer zur Zuführung von Luft ver bundenem Luftansaugtrakt;
eine mit dem Ansaugkrümmer zur Zuführung von gasförmigem Brennstoff verbundene Brennstoffleitung, die ein steuerbares Ventil zur Regelung des Brennstoffstro mes durch die Brennstoffleitung, und
einen ersten Sensor aufweist, der ein Brennstoffsignal entsprechend dem Massenstrom des Brennstoffes durch die Brennstoffleitung hindurch zur Verfügung stellt;
einen zweiten Sensor zur Bereitstellung eines der Dreh zahl des Motors entsprechenden Geschwindigkeitssignales;
einen dritten Sensor zur Bereitstellung eines Drucksi gnales entsprechend dem Druck innerhalb des Ansaugkrümmers;
einen vierten Sensor zur Bereitstellung eines Tempera tursignales entsprechend der Temperatur innerhalb des Ansaug krümmers;
eine Steuerung, die auf das steuerbare Ventil und den ersten, zweiten, dritten und vierten Sensor reagiert zur:
Bestimmung eines Luftsignales entsprechend dem Massen strom der Luft durch den Durchlaß hindurch als Funktion des Geschwindigkeitssignales, des Drucksignales und des Tempera tursignales und zur
Bildung eines Ventilsteuersignales gemäß dem Luftsignal und dem Brennstoffsignal; und
wobei das steuerbare Ventil zur Einstellung des durch die Brennstoffleitung hindurchfließenden Brennstoffmassen stromes auf das Ventilsteuersignal reagiert.

11. Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Ventil ein drehbe tätigtes Drosselventil (butterfly valve) ist.

12. Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Ventil ein linear betätigtes Tellerventil ist.

13. Motor nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Luft-Brennstoff-Mischereinrichtung, die sich mit dem Durchlaß, der Brennstoffleitung und dem An saugkrümmer in Fluidverbindung befindet.

14. Motor nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch:
eine Mischereinrichtung, die mit dem Durchlaß, der Brennstoffleitung und dem Ansaugkrümmer in Fluidverbindung steht, wobei die Mischereinrichtung der Zuführung des Gemi sches aus Brennstoff und Luft zum Ansaugkrümmer zur Verbren nung dient; und
ein Drosselventil, welches mit der Mischereinrichtung und dem Ansaugkrümmer in Fluidverbindung steht und dazwischen angeordnet ist, wobei die Drossel zur Regelung des Stromes des Gemisches zum Ansaugkrümmer dient.

15. Motor nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch:
einen Verdichter, der mit dem Durchlaß und der Mi schereinrichtung zur Zuführung von verdichteter Luft zur Mi schereinrichtung in Fluidverbindung steht, und
einen Nachkühler, der mit dem Verdichter und der Mi schereinrichtung in Fluidverbindung steht und dazwischen an geordnet ist.

16. Motor nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen fünften Sensor, der ein Drosselsi gnal entsprechend der Stellung des Drosselventiles zur Verfü gung stellt, wobei die Steuerung zur Steuerung der Leistung des Motors auf das Drosselsignal reagiert.

17. Motor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
der Motor einen Abgastrakt mit einem fünften Sensor zur Bildung eines Abgassignales entsprechend dem Luft-Brennstoff-Ver hältnis des verbrannten Gemisches aus Luft und Brennstoff aufweist; und
das Ventilsteuersignal unter Berücksichtigung des Abgas signales bereitgestellt ist.

18. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der einen mit einem Luftansaugtrakt und einer Brennstoffleitung verbundenen Ansaugkrümmer aufweist, wobei die Brennstofflei tung ein drehbetätigtes Drosselventil aufweist, welches zur Regelung des hindurchströmenden Stromes des gasförmigem Brennstoffes betätigbar ist, wobei der Motor zur Verbrennung eines Gemisches von Luft aus dem Durchlaß und gasförmigem Brennstoff aus der Brennstoffleitung ausgebildet ist, mit folgenden Schritten:

(1) Erfassen des Luftmassenstromes durch den Luftansaug trakt hindurch;
(2) Erfassen des Brennstoffmassenstromes in der Brenn stoffleitung; und
(3) Betätigen des Drosselventiles entsprechend des beim Schritt (1) erfaßten Luftmassenstromes und des beim Schritt (2) erfaßten Brennstoffmassenstromes, um dadurch den Brenn stoffstrom durch die Brennstoffleitung hindurch zu regeln.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des Drosselventi les nach Schritt (3) auf einen vorbestimmten Bereich be schränkt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (1) folgende Schritte umfaßt:

(1a) Erfassen der Motordrehzahl; und
(1b) Erfassen des Ansaugkrümmerdruckes.

21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftmassenstrom nach der Ge schwindigkeit-Dichte-Gleichung bestimmt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor einen Abgasstrom auf weist und das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

(4) Aufstellen eines Soll-Luft-Brennstoff-Verhältnisses;
(5) Erfassen der Luft-Brennstoff-Verhältnisses aus dem Abgasstrom;
(6) Bestimmen eines ersten Brennstoffmassenstromes als Funktion des beim Schritt (5) erfaßten Luft-Brennstoff-Ver hältnisses und des Soll-Luft-Brennstoff-Verhältnisses nach Schritt (4);
(7) Korrektur des ersten Brennstoffmassenstromes nach Schritt (6) als Funktion des erfaßten Luftmassenstromes nach Schritt (1);
(8) Bestimmen eines zweiten Brennstoffmassenstromes als Funktion des Soll-Luft-Brennstoff-Verhältnisses und des er faßten, nach Schritt (1) bestimmten Luftmassenstromes;
(9) Aufstellen eines Soll-Brennstoffmassenstromes als Funktion des ersten nach Schritt (1) bestimmten Brennstoff massenstromes und des nach Schritt (8) bestimmten zweiten Brennstoffmassenstromes; und
(10) Bilden eines Ventilsteuersignales als Funktion des nach Schritt (2) erfaßten Brennstoffmassenstromes und des Soll-Brennstoffmassenstromes nach Schritt (9) und Betätigen des Drosselventiles nach Schritt (3) in Abhängigkeit vom Ven tilsteuersignal.

23. Verbrennungsmotor mit einem Ansaugkrümmer und einer Aus bildung zur Verbrennung eines Gemisches aus Luft und gasför migem Brennstoff, gekennzeichnet durch:
einen mit dem Luftansaugtrakt zur Zuführung von Luft verbundenem Ansaugkrümmer;
eine mit dem Ansaugkrümmer zur Zuführung von gasförmigem Brennstoff verbundene Brennstoffleitung, die ein drehbetätigtes Drosselventil zur Regelung des Brenn stoffstromes durch die Brennstoffleitung, und
einen ersten Sensor aufweist, der ein Brennstoffsignal entsprechend dem Massenstrom des Brennstoffes durch die Brennstoffleitung hindurch zur Verfügung stellt;
einen zweiten Sensor zur Bereitstellung eines der Dreh zahl des Motors entsprechenden Geschwindigkeitssignales;
einen dritten Sensor zur Bereitstellung eines Luftsigna les entsprechend dem Luftmassenstrom durch den Luftansaug trakt;
eine Steuerung, die auf das Drosselventil und den er sten, zweiten, dritten und vierten Sensor reagiert zur Bil dung eines Ventilsteuersignales gemäß dem Luftsignal und dem Brennstoffsignal; und
wobei das Drosselventil zur Einstellung des Brenn stoffstromes durch die Brennstoffleitung hindurch auf das Ventilsteuersignal reagiert.

24. Motor nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch:
eine Mischereinrichtung, die mit dem Durchlaß, der Brennstoffleitung und dem Ansaugkrümmer in Fluidverbindung steht, wobei die Mischereinrichtung der Zuführung des Gemi sches aus Brennstoff und Luft zum Ansaugkrümmer zur Verbren nung dient; und
ein Drosselventil, welches mit der Mischereinrichtung und dem Ansaugkrümmer in Fluidverbindung steht und dazwischen angeordnet ist, wobei die Drossel zur Regelung des Stromes des Gemisches zum Ansaugkrümmer dient.

25. Motor nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch:
eine Mischereinrichtung, die mit dem Durchlaß, der Brennstoffleitung und dem Ansaugkrümmer in Fluidverbindung steht, wobei die Mischereinrichtung der Zuführung des Gemi sches aus Brennstoff und Luft zum Ansaugkrümmer zur Verbren nung dient; und
ein Drosselventil, welches mit der Mischereinrichtung und dem Ansaugkrümmer in Fluidverbindung steht und dazwischen angeordnet ist, wobei die Drossel zur Regelung des Stromes des Gemisches zum Ansaugkrümmer dient.

26. Motor nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch einen vierten Sensor, der ein Drosselsi gnal entsprechend der Stellung des Drosselventiles zur Verfü gung stellt, wobei die Steuerung zur Steuerung der Leistung des Motors auf das Drosselsignal reagiert.

27. Motor nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß
der Motor einen Abgastrakt mit einem vierten Sensor zur Bildung eines Abgassignales entsprechend dem Luft-Brennstoff-Ver hältnis des verbrannten Gemisches aus Luft und Brennstoff aufweist; und
das Ventilsteuersignal unter Berücksichtigung des Abgas signales bereitgestellt ist.

28. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit ei nem mit einem Luftansaugtrakt und einer Leitung für gasförmi gen Brennstoff verbundenen Ansaugkrümmer, wobei der Motor zur Verbrennung eines Gemisches aus Luft aus dem Durchlaß und aus gasförmigem Brennstoff aus der Brennstoffleitung ausgebildet ist und einen durch die Verbrennung erzeugten Abgasstrom auf weist, mit folgenden Schritten:

(1) Erfassen der Motordrehzahl;
(2) Erfassen eines Motorparameters, der die Ansaugkrüm mertemperatur oder der Ansaugkrümmerdruck ist;
(3) Bestimmen des Luftmassenstromes in dem Durchlaß als Funktion der erfaßten Motordrehzahl und des Motorparameters;
(4) Erfassen des Brennstoffmassenstromes in der Brenn stoffleitung;
(5) Erfassen der Luft-Brennstoff-Verhältnisses des ver brannten Gemisches aus Luft und Brennstoff in dem Abgasstrom; und
(6) Beeinflussen des Brennstoffstromes in der Brenn stoffleitung gemäß des im Schritt (3) bestimmten Luftmassen stromes, des im Schritt (4) erfaßten Brennstoffmassenstromes und des im Schritt (5) erfaßten Luft-Brennstoff-Ver hältnisses.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (5) die Erfassung des Sauerstoffgehaltes im Abgasstrom umfaßt.

30. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (6) folgende Schritte umfaßt:

(6a) Aufstellen eines Soll-Luft-Brennstoff-Ver hältnisses;
(6b) Bestimmen eines Soll-Brennstoffmassenstromes aus dem beim Schritt (6a) aufgestellten Soll-Luft-Brennstoff-Ver hältnis und des beim Schritt (4) bestimmten Luftmassen stromes;
(6c) Vergleichen des beim Schritt (6b) bestimmten Soll-Brenn stoffmassenstromes mit dem beim Schritt (5) erfaßten Brennstoffmassenstrom; und
(6c) Vergleichen des beim Schritt (6a) aufgestellten Soll-Luft-Brennstoff-Verhältnisses mit dem beim Schritt (5) erfaßten Luft-Brennstoff-Verhältnis.

31. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffleitung ein steuer bares Ventil aufweist und der Schritt (6) den Schritt der Be tätigung des steuerbaren Ventiles umfaßt.

32. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorparameter der Ansaug krümmerdruck ist.

33. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftmassenstrom nach der Ge schwindigkeit-Dichte-Gleichung bestimmt wird.

34. Verbrennungsmotor mit einer Ausbildung zur Verbrennung eines Gemisches aus Luft und gasförmigem Brennstoff und einem Ansaugkrümmer, gekennzeichnet durch:
einen mit dem Luftansaugtrakt zur Zuführung von Luft verbundenem Ansaugkrümmer;
einer mit dem Ansaugkrümmer zur Zuführung von gasförmi gem Brennstoff verbundenen Brennstoffleitung, die ein steuerbares Ventil zur Regelung des Brennstoffstro mes durch die Brennstoffleitung, und
einen ersten Sensor aufweist, der ein Brennstoffsignal entsprechend dem Massenstrom des Brennstoffes durch die Brennstoffleitung hindurch zur Verfügung stellt;
einen zweiten Sensor zur Bereitstellung eines der Dreh zahl des Motors entsprechenden Geschwindigkeitssignales;
einen dritten Sensor zur Bereitstellung eines Ansaug krümmersignales entsprechend der Temperatur oder dem Druck innerhalb des Ansaugkrümmers;
einen vierten Sensor zur Bereitstellung eines Abgas signales entsprechend dem Luft-Brennstoff-Verhältnis aus ver brannter Luft und Brennstoff im Abgastrakt;
eine Steuerung, die auf das steuerbare Ventil und den ersten, zweiten, dritten und vierten Sensor reagiert zur:
Bestimmung eines Luftsignales entsprechend dem Massen strom der Luft durch den Durchlaß hindurch als Funktion des Geschwindigkeitssignales und des Ansaugkrümmersignales und zur
Bildung eines Ventilsteuersignales gemäß dem Luftsignal und dem Brennstoffsignal und dem Abgassignal; und
wobei das steuerbare Ventil zur Einstellung des Brenn stoffstromes durch die Brennstoffleitung hindurch auf das Ventilsteuersignal reagiert.

35. Motor nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte Sensor den Sauerstoff gehalt im Abgastrakt erfaßt.

36. Motor nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Ventil ein drehbe tätigtes Drosselventil ist.

37. Motor nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Ventil ein linear betätigtes Tellerventil ist.

38. Motor nach Anspruch 34, gekennzeichnet durch:
eine Mischereinrichtung, die mit dem Durchlaß, der Brennstoffleitung und dem Ansaugkrümmer in Fluidverbindung steht, wobei die Mischereinrichtung der Zuführung des Gemi sches aus Brennstoff und Luft zum Ansaugkrümmer zur Verbren nung dient; und
ein Drosselventil, welches mit der Mischereinrichtung und dem Ansaugkrümmer in Fluidverbindung steht und dazwischen angeordnet ist, wobei die Drossel zur Regelung des Stromes des Gemisches zum Ansaugkrümmer dient.

39. Motor nach Anspruch 34, gekennzeichnet durch:
einen Verdichter, der mit dem Durchlaß und der Mi schereinrichtung zur Zuführung von verdichteter Luft zur Mi schereinrichtung in Fluidverbindung steht, und
einen Nachkühler, der mit dem Verdichter und der Mi schereinrichtung in Fluidverbindung steht und dazwischen an geordnet ist.

40. Motor nach Anspruch 38, gekennzeichnet durch einen fünften Sensor, der ein Drosselsi gnal entsprechend der Stellung des Drosselventiles zur Verfü gung stellt, wobei die Steuerung zur Steuerung der Leistung des Motors auf das Drosselsignal reagiert.