DE19654699B4

DE19654699B4 - Verbrennungsmotor mit einer Steuerung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses und zugehöriges Verfahren

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Publication number: DE19654699B4
Application number: DE19654699A
Authority: DE
Inventors: Jeff S. Columbus O'Neill; Martin A. Columbus Iwamuro; John A. Farmington Hills Connally; Matthew S. Nashville Carroll; Jim A. Versailles Zigan
Original assignee: Cummins Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1996-12-30
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2016-12-31
Also published as: US5904131A; GB9626869D0; DE19654699A1; US6041765A; US6457467B1; JPH09236031A; GB2308683B; GB2308683A

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit einem mit einem Luftansaugtrakt und einer Leitung für gasförmigen Brennstoff verbundenen Ansaugkrümmer, wobei der Motor zur Verbrennung eines Gemisches aus Luft aus dem Luftansaugtrakt 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 erfaßten Motordrehzahl, des Ansaugkrümmerdruckes und der Ansaugkrümmertemperatur;
(5) Erfassen des Brennstoffmassenstromes in der Brennstoffleitung; und
(6) Beeinflussen des Brennstoffstromes in der Brennstoffleitung gemäß des im Schritt (4) bestimmten Luftmassenstromes und des im Schritt (5) erfaßten Brennstoffmassenstromes.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Brennstoffsteuerung von Verbrennungsmotoren und insbesondere eine Vorrichtung für die Steuerung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors für einen gasförmigen Brennstoff sowie ein entsprechendes Verfahren.
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-Brennstoff-Verhältnisses des Brennstoffgemisches ist erforderlich, um die beste Verwertung des Brennstoffes bei gleichzeitig niedrigen Emissionen des Motors zu erreichen. In der vorliegenden Beschreibung bedeutet "Brennstoffgemisch" das Gemisch aus Brennstoff und Luft, das dem Motor zur Verbrennung zugeführt wird.
Es gibt auch einen Trend, gasförmigen Brennstoff bei Verbrennungsmotoren einzusetzen. In diesem Zusammenhang bedeutet "gasförmiger Brennstoff" einen Brennstoff, der sich unter Normalbedingungen in gasförmigem Zustand befindet. Einige Beispiele von gasförmigen Brennstoffen, die bei Verbrennungsmotoren 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 Verbrennungsmotoren für einen gasförmigen Brennstoff wird typischerweise 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 Brennstoffgemisches unmittelbar vor seiner Verbrennung.
Ein Nachteil eines solchen Sensors besteht darin, dass die Rückkopplung zu einer Steuerung auf dasjenige Brennstoffgemisch beschränkt ist, das schon verbraucht worden ist. Demgemäß führt die Verzögerung zwischen der Verbrennung im Motor und der Erfassung durch den Sensor für das Luft-Brennstoff-Verhältnis zu einer nicht optimalen Motorleistung, insbesondere 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 gasförmigen Brennstoff und ein Sensor für den Luftmassenstrom in den Luftansaugtrakt stromaufwärts des Ansaugkrümmers des Motors eingefügt. Üblicherweise wird anhand dieser zusätzlichen Sensoren ein Eingangs-Luft-Brennstoff-Verhältnis ermittelt, welches dazu verwendet werden kann, das Luft-Brennstoff-Verhältnis alleine oder zusammen mit dem geläufigeren Sensor für das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf der Auslassseite zu regeln.
Ein Beispiel für ein solches System wird in DE 44 15 377 A1 beschrieben. DE 44 15 377 A1 offenbart ein Kraftstoffsteuersystem für mit gasförmigem Kraftstoff betriebene Verbrennungsmotoren, bei dem vorgesehen ist, einen Brenngasmengendurchsatz-Sensor zwischen einem Brenngastank und dem Motor sowie einen Luftmengendurchsatz-Sensor in einer Luftansaugleitung des Motors anzuordnen, wobei beide Sensoren Ausgangssignale erzeugen, die als Eingangssignale für eine Steuerschaltung dienen. Die Steuerschaltung berechnet das Luft/Kraftstoffverhältnis des Verbrennungsgemischs aus diesen Signalen und steuert eine Ventileinrichtung, die sich zwischen dem Brenngastank und dem Motor befindet. Weiterhin schlägt dieses Dokument vor, in die Abgasströmung vom Motor einen Luft/Kraftstoffverhältnissensor einzusetzen, der ein Signal erzeugt, dass das tatsächliche Luft/Kraftstoffverhältnis repräsentiert und zur Steuerschaltung schickt. Die Steuerschaltung kann mit diesem Signal Kompensationssignale für die Ventilanordnung erzeugen.
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 einen relativ hohen Druck des gasförmigen Brennstoffes, um wirkungsvoll zu funktionieren. Ein niedrigerer Druck in der Brennstoffleitung ist aber bei manchen Anwendungen kostengünstiger.
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 Motors gewonnen wird, ohne jedoch hierfür zwei zusätzliche Sensoren 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 verwendet werden soll.
Diese Aufgabe ist durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Steuerungsverfahren und Verbrennungsmotoren gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen hiervon sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung schafft Verbesserungen an Vorrichtungen und Verfahren zur Steuerung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses 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 Sensor für den Luftmassenstrom zu benötigen. Stattdessen ermittelt die Vorrichtung den Luftmassenstrom anhand anderer Sensoren unter Verwendung einer gegebenen Beziehung, wie beispielsweise 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 verbundene Brennstoffleitung zur Versorgung mit gasförmigem Brennstoff auf. Die Brennstoffleitung hat ein steuerbares Ventil zur Regelung des durch die Brennstoffleitung fließenden Brennstoffstromes und einen ersten Sensor, der ein Brennstoffsignal 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 Ansaugkrümmers zur Verfügung. Ein vierter Sensor stellt ein Temperatursignal 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 Massenstrom der Luft durch den Luftansaugtrakt als Funktion des Geschwindigkeits-, des Druck- und des Temperatursignales. Die Steuerung bildet ein Ventilsteuersignal anhand des Luftsignales und des Brennstoffsignales. Das steuerbare Ventil reagiert 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 Ansaugkrümmer und des Massenstromes des Brennstoffes umfaßt.
Ein weiterer Schritt des Verfahrens besteht darin, den Luftmassenstrom 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.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines drehbetätigten Drosselventiles in Abhängigkeit eines Ventilsteuersignales, um eine Regelung des durch die Brennstoffleitung hindurchtretenden Brennstoffstromes zu schaffen. Dieses Merkmal ermöglicht den Gebrauch einer Brennstoffleitung mit relativ geringem Druck. Eine Steuerung kann das Betätigungssignal für das Drosselventil in Übereinstimmung mit einer Steuerungsvorrichtung für das Luft-Brennstoff-Verhältnis zur Verfügung stellen.
Demnach besteht ein wesentlicher Aspekt der Erfindung darin, eine verbesserte Steuerungsvorrichtung für das Luft-Brennstoff-Verhältnis eines Motors mit Fremdzündung bereitzustellen, 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 Abgassensor für das Luft-Brennstoff-Verhältnis in die Vorrichtung mit einzubeziehen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichung näher erläutert. Diese zeigt in:
1 eine Übersichtsdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;
2 ein Blockdiagramm einer Steuerung für die bevorzugte Ausführungsform nach 1;
3A ein Flußdiagramm, das eine Steuerungsroutine für die in 2 dargestellte Steuerung zeigt;
3B eine Fortsetzung des Flußdiagrammes nach 3A;
4A ein Flußdiagramm, das einen in 3A dargestellten Schritt detaillierter zeigt; und
4B ein Flußdiagramm, das einen in 3B dargestellten Schritt detaillierter zeigt.
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung beziehungsweise eines Systemes 10 zur Anwendung der Erfindung, beispielsweise an einem Schwerlastkraftwagen.
Die Vorrichtung 10 weist einen Luftansaugtrakt 20 und eine Brennstoffleitung 30 auf, die mit einer Luft-Brennstoff-Mischereinrichtung (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 Fluidverbindung befindet. Das verbrannte Brennstoffgemisch verläßt den Motor über einen Abgastrakt 70. Die Steuerung 80 überwacht verschiedene Werte des Systemes 10 und verstellt das Brennstoff-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 Turbolader 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 Brennstoff, der üblicherweise verdichtet oder verflüssigt vorliegt. Der Tank 32 befindet sich mit einem Druckregler 34 in Fluidverbindung. Der Brennstoff aus dem Tank 32 wird in bekannter Weise verdampft. Der verdampfte Brennstoff strömt entlang der Brennstoffleitung 30 und der Brennstoffdruck wird in einer dem Fachmann bekannten Weise vom Druckregler 34 geregelt. Der Brennstoff strömt dann durch die Brennstoffleitung 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 Gases 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-Steuerventil 40 ein Tellerventil, das durch eine elektromagnetische 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 ausdrücklich Bezug genommen wird.
Da aber diese Art eines Brennstoff-Steuerventiles einen relativ hohen Druck in der Brennstoffleitung benötigt, kann nach der vorliegenden Erfindung auch ein als Drehklappe ausgebildetes Drosselventil bzw. ein Drehschieber in Schmetterlingsform (butterfly valve) als Brennstoff-Steuerventil 40 eingesetzt werden, welches zur Drehbetätigung durch die Steuerung 80 ausgebildet ist. Anders als ein von einem Solenoid linear betätigtes Brennstoff-Tellerventil benötigt ein solches Drehschieber-Drosselventil zur ordnungsgemäßen Funktion keinen hohen Druck in der Brennstoffleitung. Die Drehbetätigung 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 Benutzer 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 Temperatur 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 Motorstellungssensor 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 Antrieb 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 Steuerung 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 Abgasstrom, der durch einen Abgastrakt 70 strömt und eine Turbine 72 antreibt. Die Turbine 72 wiederum treibt über eine mechanische Verbindung 74 den Verdichter 24 an. Der Abgasstrom wird von einem Sensor 76 überwacht, der mit der Steuerung 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 Schaltkreisen oder beiden bestehen. Die Steuerung 80 kann ein programmierbarer digitaler oder analoger Prozessor oder eine hybride Kombination aus beiden sein. Vorzugsweise ist die Steuerung 80 aber von einer bekannten, auf einem Mikroprozessor basierenden Ausbildung.
Die Sensoren 38, 58, 63–66 und 76 können ein Signal in entweder digitaler oder analoger Form an die Steuerung 80 liefern. Demgemäß ist die Steuerung 80 so ausgebildet, daß sie die Signale der Sensoren verarbeiten und in ein geeignetes Format umwandeln kann, welches benötigt wird. Alle Sensoren der Vorrichtung 10 sind von bekannter Ausbildung.
2 zeigt eine Steuerung 100 zur Steuerung des Motorsystemes 10 nach der vorliegenden Erfindung. Die Steuerung 100 basiert auf einem erforderlichen Soll- oder erwünschten Luft-Brennstoff-Verhältnis, das als Input 110 dargestellt ist. Ein Operator 120 nimmt das gewünschte Luft-Brennstoff-Verhältnis auf, um es zu einem Brennstoffstromsignal eines offenen Regelkreises als Funktion des Luftmassenstromes umzuwandeln.
Statt auf einen Sensor für den Luftmassenstrom zur Bildung eines entsprechenden Signales aufzubauen, wird nach der vorliegenden Erfindung der Luftmassenstrom anhand anderer an einem Motor befindlicher Sensoren abgeleitet. So stellt beispielsweise die Geschwindigkeit-Dichte-Gleichung den Luftmassenstrom unter Verwendung von Sensorsignalen zur Verfügung, die die Motordrehzahl, den Druck und die Temperatur des Ansaugkrümmers darstellen. Die Geschwindigkeit-Dichte-Gleichung 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 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 konstant 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 Regelkreis 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 1 bereitgestellten Abgassignal. Das Ergebnis dieses Vergleiches ist ein Brennstoffstrom-Fehler 130 = erfaßtes Luft-Brennstoff-Verhältnis aus dem Input 176 – erwünschtes Luft-Brennstoff-Verhältnis 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 Kompensator dämpft große Veränderungen im Fehler zur Minimierung der Empfindlichkeit gegen Rauschen und zur Verbesserung der Stabilität.
Es wird weiterhin bei der bevorzugten Ausführungsform angenommen, daß ein Unterschied im Luftmassenstrom für das erwünschte und das erfaßte Luft-Brennstoff-Verhältnis vernachlässigbar; 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 Kompensator 140 dient dem Ausgleich von Übergangszuständen, die die Regelung nachteilig beeinflussen könnten. Solche Übergangszustände können sich aus Veränderungen der Drosselklappenstellung 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 tragen.
Darüber hinaus trägt das Closed Loop System mit seiner Kompensation 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 Wirkungsgrad beitragen.
Das den Sollbereich überdeckende Gasstromsignal 142 wird von einem Signalbegrenzer 150 innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gehalten, um ein abgegrenztes Signal 152 für den Gasbrennstoffmassenstrom 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 Gasbrennstoffmassenstrom 138 verglichen. Das erfaßte Signal für den Gasbrennstoffmassenstrom kann bestimmt werden aus dem Brennstoffsignal des Sensors 138 nach 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 Steuerventilsignal 172 und das Closed Loop Regelventilsignal 164 werden aufsummiert und von einem Signalbegrenzer 180 begrenzt, um ein Ventilsteuersignal 190 zu bilden. Das Ventilsteuersignal 190 kann mit einer Stelleinrichtung 42 nach 1 verbunden weden, um demgemäß den Brennstoffstrom durch das Brennstoffsteuerventil 140 zu regeln.
Das Steuersystem 100 kann unter Verwendung von linearen oder diskreten Steuertechniken und zugehöriger Hardware verwirklicht werden.
Die Steuerung 80 ist dabei so ausgebildet, daß sie der jeweiligen Konfiguration entspricht, die ausgwählt wird, wenn sie dazu verwendet wird, das Steuersystem 100 zu verwirklichen. Die 3A, 38, 4A und 48 zeigen Ablaufdiagramme für die schrittweise Implementierung einer Softwareroutine zur Implementierung des Steuersystem 100 nach einem Aspekt gemäß der vorliegenden Erfindung.
3A zeigt den Start der Routine 200 zur Implementierung des Steuersystem 100, das periodisch ausgeführt wird. Die Routine 200 schließt wie in 38 gezeigt ab. Beim Schritt 202 nach 3A werden die Sensoren des Systems abgefragt und die Signale entsprechend verarbeitet. Der Schritt 202 umfaßt die Formatierung und die Umwandlung von Sensorsignalen, wie sie benötigt werden. So kann beispielsweise das Brennstoffsignal vom Sensor 38 nach 1 linearisiert werden durch die Verwendung einer Verweistabelle und tiefpaßgefiltert werden durch einen Differenzgleichungsvorgang. In ähnlicher Weise kann das Abgassignal des Sensors 76 nach 1 einem Kalibriervorgang unterzogen werden, um der Sensorenvariabilität Rechnung zu tragen, einer Linearisierung durch die Anwendung einer Verweistabelle und einer Tiefpaßfilterung unterzogen werden.
Beim Schritt 204 werden die Programmvariablen mit Werten entsprechend den Sensorsignalen einem Updatevorgang unterzogen. Bei einer Ausführungsform, die einen Motorstellungssensor verwendet, wird die Motordrehzahl n bestimmt durch die Zählung der Frequenz der Stellimpulse und die Division mit einer geeigneten Zeitbasis. Der Druck im Ansaugkrümmer wird der Variablen PM zugewiesen. Die Temperatur im Ansaugkrümmer wird der Variablen TM zugewiesen. Die Temperatur des Kühlmittels des Motors wird der Variablen TC zugewiesen. Die Drosselklappenstellung 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-Verhältnis (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 Verfügung, 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 Verweistabelle mit MT. Ein dritter Ausdruck sorgt für eine Kompensation 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 Brennstoffgemisches, was demgemäß durch eine Abnahme des Luft-Brennstoff-Verhältnisses bewerkstelligt wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird TE mit einem Schwellenwert TP getriggert und als ein exponentiell abklingendes Signal zugeführt, 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 Brennstoffgemischanreicherung zu erhalten. Beim Schritt 212 wird die Geschwindigkeit-Dichte-Gleichung angewandt, um den Luftmassenstrom (AMFR) zu bestimmten. Die Gleichung wird ausgedrückt als AMFR = Konstante·(Ve·AvgRPM·PM)/(TM + 459.67). Der Liefergrad (Ve) wird aus einem charakteristischen 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 Bestimmung von n.
Die Open Loop Brennstoffrate (OLFR) wird beim Schritt 220 berechnet als:
Beim Schritt 230 wird ein Closed Loop Luft-Brennstoff-Verhältnis 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 Übergangszuständen kompensiert. Der sich hieraus ergebende resultierende Wert ist die Closed Loop Strömungsrate (CLFR).
In 4A ist eine bevozugte 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 verschiedenen Begrenzungsfunktionen. Beim Schritt 310 der Routine 300 werden eine obere Closed Loop Strömungsgrenze (CLFRU) und eine 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-Ausdruck AFREKP berechnet als AFREKP = AFRE·AFKP. Beim Schritt 350 wird ein Integral-Fehler-Kompensator-Ausdruck berechnet als: AFREKI(k) = AFKI(k – 1) + [(dT/2)·(AFRE(k) + AFRE(k – 1))·AFKIwobei

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 unmittelbarren vorhergenden Durchlaufes der Routine berechnet 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 definierten Bereich begrenzt. Die Routine 300 übergibt dann die Steuerung an die aufrufende Routine zurück.
Wie es wieder aus 3A ersichtlich ist, folgt der Berechnung von CLFR im Schritt 232 der Schritt 236 nach 3B. Beim Schritt 236 wird ein Brennstoffstrom oder eine Brennstoffrate im eingeschwungenen Zustand (SSFR) berechnet als die Summe der Optimalwert- und kompensierten Closed Loop Variablen OLFR und CLFR, wie sie beim Schritt 220 beziehungsweise 232 bestimmt worden sind.
Beim Schritt 240 wird ein Ausdruck (TFR) für die Brennstoffrate im Übergangszustand als eine Funktion der Zeit, TP und des Leerlaufzustandes bestimmt. Anders als bei der Übergangsanreicherung nach dem Schritt 208 befaßt sich die TFR Bestimmung mit kleineren Übergangszuständen. So können sich beispielsweise Störungen des Luftmassenstromes aus Veränderungen der Stellung der Drosselklappe aufgrund von dynamischen Zuständen bei der Befüllung des Ansaugkrümmers ergeben. SAFR kann keinen Ausgleich dieser Störungen schaffen und zwar aufgrund der Verzögerung des Transportes durch den Motor hindurch. Infolgedessen wird TFR dazu verwendet, Brennstoff proportional 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) berechnet 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 43 ist eine bevorzugte Ausführungsform zur Durchführung der Kompensation nach dem Schritt 262 als Routine 400 dargestellt.
Die Routine 400 ist ein Proportional-Integral-Differential-Kompensator (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 Übertragungsfunktion. 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 überprüft, ob sich TGMF unterhalb eines vorgegebenen Wendepunktes der Übertragungsfunktion befindet. Wenn TGMF nicht kleiner ist als der vorgegebene Wendepunkt der Übertragungsfunktion, dann werden beim Schritt 422 GMKP und GMKI auf einen minimalen 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 Ausdrukkes, 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 berechnet 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 überprüft, ob der Sensor für den Gasmassenstrom ausgefallen ist. Wenn dies der Fall ist, dann wird der Closed Loop Steuersignalwert 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 Routine 400 kehrt dann zu der aufrufenden Routine zurück.
Wie es aus 3B ersichtlich ist, wird nach der Kompensation 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 zugegriffen wird. Das Optimalwertsignal OLCS sorgt für eine reduzierte Leistungsfähigkeit, wenn der Sensor für den Gasmassenstrom ausfällt. Beim Schritt 272 wird ein zusammengesetztes Ventilsteuersignal (VCS) berechnet als: VCS = CLCS + OLCS. Beim Schritt 280 wird VCS auf einen bestimmten Bereich beschränkt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die von einem Proportional-Tellerventil mit einer elektromagnetischen Solenoidsteuerung Gebrauch macht, ist VCS ein auf einen Prozentwert des Arbeitszyklus bezogenes pulsbreitenmoduliertes (PWM) Signal. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die von einem drehbetätigten Drosselventil Gebrauch macht, ist VCS ein Spannungswert entsprechend der Drehwinkelstellung. 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 3A, 38, 4A und 4B dargestellten Routinen häufiger als andere ausgeführt oder anderweitig verändert werden können, wobei sich dies für den Fachmann ergibt. So können beispielsweise 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 aktuellen Werten versehen werden. Nach einer anderen Ausführungsform etwa wird die Routine 200 nach einem festen Zeitschema von etwa 20 Hz abgearbeitet, aber mit 100 Hz bei der Verarbeitung und der Mittelwertbildung für MP und SGMF und mit einer 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 Zusammenhang mit der Verarbeitung von VCS zur Verwendung als Stellsignal. 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 Luftansaugtrakt 20 und eine Brennstoffleitung 30 aufweist, die zur Einspeisung eines Brennstoffgemisches mit dem Ansaugkrümmer 62 verbunden sind. Die Brennstoffleitung 30 besitzt ein steuerbares Ventil 40 zur Regelung des Brennstoffstromes und einen ersten Sensor 38, der ein Brennstoffsignal entsprechend dem Massenstrom des Brennstoffes durch die Brennstoffleitung hindurch 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 entsprechend dem Druck innerhalb des Ansaugkrümmers zur Verfügung. Ein fünfter Sensor 76 stellt ein Abgassignal entsprechend dem Luft-Brennstoff-Verhältnis der verbrannten Luft und des Brennstoffes im Abgastrakt bereit. Eine Steuerung 80, die auf das steuerbare Ventil 40 und die Sensoren 38, 63, 64, 65, und 76 reagiert, bestimmt ein Luftsignal entsprechend dem Massenstrom der Luft durch den Luftansaugtrakt 20 hindurch als Funktion des Geschwindigkeitssignales, des Temperatursignales und des Drucksignales. Die Steuerung erzeugt ein Ventilsteuersignal in Abhängigkeit von dem Luftsignal, dem Brennstoffsignal und dem Abgassignal, um ein Stellglied 42 für das Brennstoffsteuerventil zu betätigen.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit einem mit einem Luftansaugtrakt und einer Leitung für gasförmigen Brennstoff verbundenen Ansaugkrümmer, wobei der Motor zur Verbrennung eines Gemisches aus Luft aus dem Luftansaugtrakt 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 erfaßten Motordrehzahl, des Ansaugkrümmerdruckes und der Ansaugkrümmertemperatur; (5) Erfassen des Brennstoffmassenstromes in der Brennstoffleitung; und (6) Beeinflussen des Brennstoffstromes in der Brennstoffleitung gemäß des im Schritt (4) bestimmten Luftmassenstromes und des im Schritt (5) erfaßten Brennstoffmassenstromes.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (6) folgende Schritte umfaßt: (6a) Aufstellen eines Soll-Luft-Brennstoff-Verhältnisses; (6b) Bestimmen eines Soll-Brennstoffmassenstromes aus dem beim Schritt (6a) aufgestellten Soll-Luft-Brennstoff-Verhältnis und des beim Schritt (4) bestimmten Luftmassenstromes; und (6c) Vergleichen des beim Schritt (6b) bestimmten Soll-Brennstoffmassenstromes mit dem beim Schritt (5) erfaßten Brennstoffmassenstrom.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor einen Abgasstrom aufweist und der Schritt (6) die weiteren folgenden Schritte umfaßt: (6a) Aufstellen eines Soll-Luft-Brennstoff-Verhältnisses; (6b) Bestimmen des Luft-Brennstoff-Verhältnisses durch Sensieren des Abgasstromes; und (6c) Vergleichen des beim Schritt (6a) aufgestellten Soll-Luft-Brennstoff-Verhältnisses mit dem beim Schritt (6b) bestimmten Luft-Brennstoff-Verhältnis.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffleitung ein steuerbares Ventil aufweist und der Schritt (6) den Schritt der Betätigung des steuerbaren Ventiles umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (6) eine Kompensation (Korrektur) für einen Übergangsbetriebszustand des Motors umfaßt.
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-Verhältnisses; (6b) Bestimmen des Luft-Brennstoff-Verhältnisses durch Sensieren des Abgasstromes; (6c) Bestimmen eines ersten Brennstoffmassenstromes als eine Funktion des beim Schritt (6b) bestimmten Luft-Brennstoff-Verhältnisses 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 Brennstoffmassenstromes und des beim Schritt (6d) bestimmten zweiten Brennstoffmassenstromes; (6f) Erzeugen eines Ventilsteuersignales als eine Funktion 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.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (6) das Kompensieren des ersten Brennstoffmassenstromes als Funktion des Luftmassenstromes nach Schritt (4) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (6) eine Begrenzung des Ventilsteuersignales auf einen vorbestimmten Bereich umfaßt.
Verbrennungsmotor zur Verbrennung eines Gemisches aus Luft und gasförmigem Brennstoff mit einem Ansaugkrümmer, gekennzeichnet durch: einen mit dem Ansaugkrümmer zur Zuführung von Luft verbundenen Luftansaugtrakt; eine mit dem Ansaugkrümmer zur Zuführung von gasförmigem Brennstoff verbundene Brennstoffleitung, die ein steuerbares Ventil zur Regelung des Brennstoffstromes 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 Drehzahl des Motors entsprechenden Geschwindigkeitssignales; einen dritten Sensor zur Bereitstellung eines Drucksignales entsprechend dem Druck innerhalb des Ansaugkrümmers; einen vierten Sensor zur Bereitstellung eines Temperatursignales entsprechend der Temperatur innerhalb des Ansaugkrümmers; eine Steuerung, die auf das steuerbare Ventil und den ersten, zweiten, dritten und vierten Sensor reagiert zur: Bestimmung eines Luftsignales entsprechend dem Massenstrom der Luft durch den Durchlaß hindurch als Funktion des Geschwindigkeitssignales, des Drucksignales und des Temperatursignales und zur Bildung eines Ventilsteuersignales gemäß dem Luftsignal und dem Brennstoffsignal; und wobei das steuerbare Ventil zur Einstellung des durch die Brennstoffleitung hindurchfließenden Brennstoffmassenstromes auf das Ventilsteuersignal reagiert.
Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Ventil ein drehbetätigtes Drosselventil (butterfly valve) ist.
Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Ventil ein linear betätigtes Tellerventil ist.
Motor nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Luft-Brennstoff-Mischereinrichtung, die sich mit dem Luftansaugtrakt, der Brennstoffleitung und dem Ansaugkrümmer in Fluidverbindung befindet.
Motor nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch: eine Mischereinrichtung, die mit dem Luftansaugtrakt, der Brennstoffleitung und dem Ansaugkrümmer in Fluidverbindung steht, wobei die Mischereinrichtung der Zuführung des Gemisches aus Brennstoff und Luft zum Ansaugkrümmer zur Verbrennung 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.
Motor nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch: einen Verdichter, der mit dem und Luftansaugtrakt der Mischereinrichtung zur Zuführung von verdichteter Luft zur Mischereinrichtung in Fluidverbindung steht, und einen Nachkühler, der mit dem Verdichter und der Mischereinrichtung in Fluidverbindung steht und dazwischen angeordnet ist.
Motor nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen fünften Sensor, der ein Drosselsignal entsprechend der Stellung des Drosselventiles zur Verfügung stellt, wobei die Steuerung zur Steuerung der Leistung des Motors auf das Drosselsignal reagiert.
Motor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor einen Abgastrakt mit einem fünften Sensor zur Bildung eines Abgassignales entsprechend dem Luft-Brennstoff-Verhältnis des verbrannten Gemisches aus Luft und Brennstoff aufweist; und das Ventilsteuersignal unter Berücksichtigung des Abgassignales bereitgestellt ist.