DE19708388A1

DE19708388A1 - Motorsteuerungssystem

Info

Publication number: DE19708388A1
Application number: DE19708388A
Authority: DE
Inventors: Masaru Kurihara
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1997-03-01
Publication date: 1997-09-11
Also published as: JPH09242578A; GB2310734A; GB2310734B; US5706782A; GB9704238D0; JP3050794B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Motorsteuerungsvor richtungen gemäß den Ansprüchen 1, 9 und 17.

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Mo torsteuerungssystem, das einen Drosselklappenöffnungsgrad re agierend auf eine Leistungsbedarfsanforderung eines Fahrers, wie eine Gaspedalverschiebung, anpaßt, um einem Zylinder An saugluft zuzuführen, wobei die Ansaugluftmenge an die Lei stungsbedarfsanforderung angepaßt ist.

Es gibt eine Vielzahl in der letzten Zeit vorgeschlage ner Techniken für die Verbesserung der Reaktion auf die Lei stungsbedarfsanforderung eines Fahrers und das Fahrverhalten mittels elektronischer Steuerung eines Drosselklappenöff nungsgrades.

Zum Beispiel offenbaren die SAE-Druckschrift 780346 (1978) (SAE = Society of Automotive Engineers = Gesellschaft Amerikanischer Automobilingenieure) und das Japanische Patent Nr. 3 (1991) - 63654 eine Technik, die primär den Kraftstoff steuert (oder den Kraftstoff und die Luft gleichzeitig steu ert). Bei dieser Technik wird eine Gaspedalverschiebung als die Leistungsbedarfsanforderung eines Fahrers detektiert. Als Reaktion auf die Gaspedalverschiebung wird eine Kraftstoff einspritzmenge eingestellt. Basierend auf der Kraftstoffein spritzmenge, einer Motorgeschwindigkeit und einer Motortempe ratur, usw. wird ein Sollwert der Ansaugluftmenge einge stellt, um ein gewünschtes Kraftstoff-Luft-Verhältnis zu er halten. Ein Drosselklappenöffnungsgrad wird somit unter Be nutzung des Soll-Wertes der Ansaugluftmenge eingestellt. Eine Ansaugluftmenge, die durch die Drosselklappe hindurchtritt, hängt von dem Drosselklappenöffnungsgrad ab.

Bei der herkömmlichen Technik wird die Luftmenge, die durch die Drosselklappe hindurchtritt indirekt detektiert, wobei dies auf einer Ansaugluftmenge basiert, die von einem Ansaugluftmengensensor detektiert wird. Der Sensor ist auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Drosselklappe vorgese hen. Bezogen auf den Drosselklappenöffnungsgrad wird eine Rückkopplungssteuerung durchgeführt, so daß die detektierte Ansaugluftmenge zu dem Soll-Wert der Ansaugluftmenge wird.

Des weiteren offenbart das Japanische Patent Nr. 5 (1993) - 65845 eine andere Technik. In diesem Fall wird eine Luftmenge, die durch die Drosselklappe hindurchtritt basie rend auf einem Drosselklappenöffnungsgrad und einem Luftdruck im Ansaugkanal, der auf der stromabwärts gelegenen Seite der Drosselklappe zur Verfügung gestellt wird, berechnet. Der Drosselklappenöffnungsgrad wird basierend auf der Luftmenge, die durch die Drosselklappe hindurchtritt, gesteuert.

Diese herkömmlichen Techniken benutzen eine Ansaugluft menge und eine Luftmenge, die durch die Drosselklappe hin durchtritt, (Grundmengen) als Parameter für die Steuerung eines Drosselöffnungsgrades. Die Luftmenge, die bei der maxi malen Leistung (in Pferdestärken) oder bei schneller Be schleunigung zugeführt wird, ist mehr als einhundertmal so hoch, wie die Luftmenge, die zugeführt wird, wenn ein Motor gestartet wird oder leerläuft. Für eine Genauigkeit von eins zu hundert ergibt sich somit ein dynamischer Bereich von mehr als zehntausendmal.

Daraus folgt, daß ein Computer mit hoher Geschwindig keit und großer Kapazität für das genaue Einstellen des Dros selklappenöffnungsgrads, der an die Luftmengen angepaßt ist, erforderlich ist. Ein herkömmlicher Computer, der für die Mo torsteuerung eingesetzt wird, muß jedoch für diesen Zweck einer schweren Berechnungslast standhalten.

Weiterhin gibt es eine Technik, um einen Drosselklappen öffnungsgrad unter Bezugnahme auf ein MAP (MAP = eine empiri sche Funktion oder eine Wertetabelle), das auf der Ansaug luftmenge oder der Luftmenge, die durch die Drosselklappe hindurchtritt, basiert, genau einzustellen. Die Luftmenge weist jedoch als Parameter einen sehr weiten dynamischen Be reich auf, so daß viele Daten für das MAP (die empirische Funktion oder die Wertetabelle) erforderlich sind. Daraus folgt, daß ein Speicher mit einer großen Kapazität erforder lich ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Motorsteuerungsvorrichtung zur Verfügung zu stel len, die einen Drosselklappenöffnungsgrad entsprechend einem Soll-Wert der Ansaugluftmenge genau einstellen kann, und so gar mit einem herkömmlichen Computer eine genaue Steuerbar keit erreicht, ohne daß sie eine Ansaugluftmenge mit einem weiten dynamischen Bereich als Variable benutzt, um eine ge ringe Rechenlast zu haben.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäßen Motor steuerungsvorrichtungen mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 9 und 17 gelöst.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Motorsteuerungs vorrichtung zum Steuern eines Drosselklappenöffnungsgrades in Abhängigkeit von einer Leistungsbedarfsanforderung eines Fah rers zur Verfügung, wobei die Vorrichtung umfaßt: Einrichtun gen zum Einstellen eines Soll-Prozeßwertes der geladenen An saugluftmenge der Luft, die pro Ansaugtakt in den Zylinder eingesaugt wird, in Abhängigkeit von der Leistungsbedarfsan forderung; Einrichtungen zum Einstellen des maximalen Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge als dem Maximal wert des Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, die pro Ansaugtakt in den Zylinder eingesaugt wird, basierend auf einem Luftdruck, der auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Drosselklappe erzeugt wird; Einrichtungen zum Normieren des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge durch das Berechnen eines Verhältnisses des Soll-Prozeßwertes der gela denen Ansaugluftmenge zu dem maximalen Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge; Einrichtungen zum Einstellen des Drosselklappenöffnungsgrades, basierend auf dem normierten Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge und einer Mo torgeschwindigkeit; und Einrichtungen zum Ausgeben eines Sig nals für das Betätigen der Drosselklappe an den Drosselschie ber, so daß die Drosselklappe den Öffnungsgrad aufweist, der durch die Einstelleinrichtung für den Drosselklappenöffnungs grad eingestellt wurde.

Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine Motor steuerungsvorrichtung zum Steuern eines Drosselklappenöff nungsgrades in Abhängigkeit von der Leistungsbedarfsanforde rung eines Fahrers zur Verfügung, wobei die Vorrichtung um faßt: Einrichtungen zum Einstellen eines Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, die pro Ansaugtakt in den Zy linder eingesaugt wird, in Abhängigkeit von der Leistungsbe darfsanforderung; Einrichtungen zum Einstellen eines Ist-Pro zeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, die pro Ansaugtakt in den Zylinder eingesaugt wird, basierend auf einem Luft druck, der auf der stromabwärts gelegenen Seite der Drossel klappe erzeugt wird; Einrichtungen zum Berechnen eines Dros selklappenöffnungsgrades, der erforderlich ist, um den Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge an einen Ist-Pro zeßwert der geladenen Ansaugluftmenge anzugleichen, der in dem Zylinder nach Ablauf eines Zeitraums von einer Minute ge messen wird, wobei die Berechnung unter Benutzung eines Rück wärts-Kammer-Modells (reverse chamber model) erfolgt, und wo bei die Einrichtungen zumindest auf den Soll-Prozeßwert und den Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge reagieren; und Einrichtungen für die Ausgabe eines Signals zum Betätigen der Drosselklappe an den Drosselschieber, so daß die Drossel klappe den berechneten Öffnungsgrad aufweist.

Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine Motor steuerungsvorrichtung zum Steuern eines Drosselklappenöff nungsgrades in Abhängigkeit von einer Leistungsbedarfsanfor derung eines Fahrers zur Verfügung, wobei die Vorrichtung um faßt: Einrichtungen zum Einstellen eines Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, die pro Ansaugtakt in den Zy linder eingesaugt wird, in Abhängigkeit von der Leistungsbe darfsanforderung; Einrichtungen zum Einstellen eines Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, die pro Ansaug takt in den Zylinder eingesaugt wird, basierend auf einem Luftdruck, der auf der stromabwärts gelegenen Seite der Dros selklappe erzeugt wird; Einrichtungen zum Einstellen des ma ximalen Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge als dem Maximalwert eines Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluft menge, die pro Ansaugtakt in den Zylinder eingesaugt wird, basierend auf einem Luftdruck, der auf der stromaufwärts ge legenen Seite der Drosselklappe erzeugt wird; Einrichtungen zum Einstellen des Drosselklappenöffnungsgrades, basierend auf einem Ansaugluftverhältnis und einem Wert, der die Motor geschwindigkeit anzeigt, wobei das Ansaugluftverhältnis das Verhältnis eines Mittelwertes des Soll-Prozeßwertes der gela denen Ansaugluftmenge und des Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge zu dem maximalen Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge ist, und wobei der Wert, der die Motorge schwindigkeit anzeigt, durch das Hinzufügen einer Motorge schwindigkeit und einer Zunahme oder einer Abnahme der Motor geschwindigkeit basierend auf dem Soll-Prozeßwert der gelade nen Ansaugluftmenge und dem Ist- Wert der geladenen Ansaug luftmenge berechnet wird; und Einrichtungen für die Ausgabe eines Signals zum Betätigen der Drosselklappe an den Drossel schieber, so daß die Drosselklappe den Öffnungsgrad aufweist, der durch die Einstelleinrichtungen für den Drosselklappen öffnungsgrad eingestellt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung nun anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht, die einen Gesamtaufbau eines Motors zeigt;

Fig. 2 eine Seitenansicht, die ein Gaspedal zeigt;

Fig. 3 eine Ansicht von vorn, die einen Kurbelrotor und einen Kurbelwinkelsensor zeigt;

Fig. 4 eine Ansicht von vorn, die einen Nockenrotor und einen Nockenwinkelsensor zeigt;

Fig. 5 ein Blockschaltbild, das eine elektrische Motor steuerungsvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 6 ein Blockschaltbild, das die Motorsteuerung der Vorrichtung, die in Fig. 5 gezeigt ist, erklärt;

Fig. 7 eine Darstellung, die ein Motorkammermodell zeigt;

Fig. 8 ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen einer Luftmenge, die durch die Drosselklappe hindurchtritt, einem Ist-Wert der geladenen Ansaugluftmenge und einem Soll-Wert der geladenen Ansaugluftmenge erklärt;

Fig. 9 eine erläuternde Darstellung der Beziehung zwi schen den Verzögerungen, die in einem Luftansaugsystem und einem Kraftstoffsystem eines herkömmlichen Motorsteuerungs systems verursacht werden;

Fig. 10 eine erläuternde Darstellung der Beziehung zwi schen den Verzögerungen, die in einem Luftansaugsystem und einem Kraftstoffsystem eines Motorsteuerungssystems gemäß der Erfindung verursacht werden;

Fig. 11 ein Flußdiagramm einer Einstellroutine für die Ansaugluftverlustmasse und den Volumenwirkungsgrad;

Fig. 12 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge und einem theoretischen Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge zeigt;

Fig. 13 eine erläuternde Darstellung einer eindimensio nalen Tabelle für das Einstellen der Ansaugluftverlustmasse und des Volumenwirkungsgrads;

Fig. 14 ein Flußdiagramm einer Routine für die Steuerung des Drosselöffnungsgrades;

Fig. 15 ein Flußdiagramm einer Subroutine zum Einstellen eines Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge;

Fig. 16 ein Flußdiagramm einer Subroutine zum Einstellen des maximalen Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge;

Fig. 17 ein Flußdiagramm einer Subroutine zum Einstellen eines Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge der Gaspe dalbedarfsanforderung;

Fig. 18 ein Flußdiagramm einer Subroutine zum Einstellen eines Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge der Leer laufbedarfsanforderung;

Fig. 19 eine erläuternde Darstellung einer eindimensio nalen Funktion für das Einstellen des Prozeßwertes der gela denen Ansaugluftmenge der Leerlaufbedarfsanforderung;

Fig. 20 ein Flußdiagramm einer Subroutine zum Einstellen eines oberen Grenzwertes des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge;

Fig. 21 ein Flußdiagramm einer Subroutine zum Einstellen eines unteren Grenzwertes des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge;

Fig. 22 ein Flußdiagramm einer Subroutine zum Einstellen eines Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge für die Berechnung der Kraftstoffmenge;

Fig. 23 ein Flußdiagramm einer Subroutine zum Einstellen der Ansaugluftmenge, wobei die Menge der Verzögerung aufgrund der Kraftstoffhaftung entspricht;

Fig. 24A und 24B graphische Darstellungen, die eindimen sionale MAPS (empirische Funktionen) zum Einstellen einer primären Verzögerungskonstante bezüglich der Verzögerung auf grund der Kraftstoffhaftung bzw. einer Luftmenge, die einer Kraftstoffhaftung im stationären Zustand entspricht, erklä ren;

Fig. 25 ein Flußdiagramm einer Subroutine zum Einstellen eines Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, für das Einstellen des Drosselöffnungsgrades;

Fig. 26 ein Flußdiagramm einer Subroutine zum Einstellen eines Soll-Wertes des Drosselöffnungsgrades;

Fig. 27 eine graphische Darstellung, die eine empirische Drosselöffnungsgradfunktion erklärt;

Fig. 28 ein Flußdiagramm einer Subroutine zum Einstellen eines Drosselschieberbetätigungswertes;

Fig. 29 eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Drosselöffnungsgrad und dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge für das Einstellen des Drosselöff nungsgrades erklärt;

Fig. 30 ein Flußdiagramm einer Routine zum Einstellen einer Kraftstoffeinspritzmenge; und

Fig. 31 ein Flußdiagramm einer Routine zum Einstellen einer Totzeit.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird un ter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Ein Gesamtaufbau eines Motors wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. In Fig. 1 ist ein Vier-Zylinder-Boxermo tor 1 gezeigt. Ein Ansaugkrümmer 3 ist mit jedem Ansaugkanal 2a eines Zylinderkopfes 2 des Motors 1 verbunden. Eine Dros selkammer 5 ist über eine Luftkammer 4, mit welcher Ansaug öffnungen der Zylinder in Verbindung stehen, mit dem Ansaug krümmer 3 verbunden. Auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Drosselkammer 5 ist ein Luftfilter 7 mit einem Ansaugrohr 6 verbunden. Der Luftfilter 7 ist auch mit einer Ansaugkammer 8 zum Ansaugen von Luft verbunden. Das Ansaugrohr 6 ist auf seiner stromabwärts gelegenen Seite, dicht bei dem Luftfilter 7, mit einer Nebenschalldämpferkammer 9 ausgestattet. Ein Auspuffkrümmer 10 ist mit einem Auslaßkanal 2b des Zylinder kopfes 2 verbunden. Weiterhin ist ein Auspuffrohr 11 mit dem Auspuffkrümmer 10 verbunden und mit einem Katalysator 12 aus gestattet, der mit einem Schalldämpfer 13 (Auspufftopf) ver bunden ist.

Der Motor 1 ist weiterhin mit einem Turbolader 14 aus gestattet. Das Ansaugrohr 6 ist auf der stromabwärts gelege nen Seite der Nebenschalldämpferkammer 9 weiterhin mit einem Kompressor (Verdichter) ausgestattet, der nicht gezeigt ist. Und das Auspuffrohr 11 ist mit einer Turbine ausgestattet, die nicht gezeigt ist. Ein Abgasschieberventil 15 ist bei einer Ansaugöffnung eines Turbinengehäuses des Turboladers 14 vorgesehen. Ein Schalter 16 ist so vorgesehen, daß er das Abgasschieberventil 15 betätigt. Der Schalter 16 weist zwei Räume auf, die von einer Membran getrennt werden. Einer der Räume ist eine Druckkammer, die mit einem Schaltmagnetventil 17 für die Steuerung des Abgasschieberventils 15 verbunden ist. Der andere Raum enthält eine Feder, um das Abgasschie berventil 15 zu schließen.

Das Schaltmagnetventil 17 ist an einer Durchgangsöffnung vorgesehen, welche die Nebenschalldämpferkammer 9 und das Ansaugrohr 6 auf der Kompressorseite des Turboladers ver bindet. Das Schaltmagnetventil 17 paßt die Luftdrücke auf der Seite der Nebenschalldämpferkammer und der Seite des Kompres sors an, um die Luft mit dem angepaßten Druck der Druckkammer des Schalters 16 zuzuführen. Dieser Betrieb des Schaltmagnet ventils wird als Reaktion auf ein Schaltverhältnis eines Steuersignals von einer elektrischen Steuereinheit 50 (ECU), die in Fig. 5 gezeigt ist, welches später beschrieben wird, ausgeführt. Das Abgasschieberventil 15 wird somit durch die ECU 50 gesteuert, um einen Auspuffgasüberdruck mittels des Abgasschieberventils 15 anzupassen, um einen überverdichteten Druck, der durch den Turbolader 14 erzeugt wird, zu steuern.

Ein Zwischenkühler 18 (Ladeluftkühler) ist an dem An saugrohr 6 genau über der Drosselkammer 5, die eine Drossel klappe 5a aufweist, vorgesehen. Die Drosselklappe 5a ist nicht mechanisch mit dem Gaspedal 19, das in Fig. 2 gezeigt ist, verbunden. Ein Drosselstellglied 20, wie ein Elektromo tor und ein hydraulischer Motor, steuert einen Drosselöff nungsgrad des Drosselventils 5a, um eine Ansaugmenge von Luft zu regulieren, die dort hindurchtritt. In der Fig. 2 wird das Gaspedal 19 von einem Gashebel 19a getragen, der mit einem ersten und einem zweiten Gasöffnungsgradsensor 20a und 20b, wie zum Beispiel Potentiometern, ausgestattet ist. Die Senso ren 20a und 20b liefern Werte zu der ECU 50, wobei die Werte den Pedalweg θ_acc des Gaspedals 19 als der Leistungsbedarfs anforderung eines Fahrers entsprechen. Basierend auf dem Wert, der von dem ersten Sensor 20a detektiert wird, bestimmt die ECU 50 den Pedalweg θ_acc. Weiterhin vergleicht die ECU 50 die Ausgabewerte der Sensoren 20a und 20b, um zu bestimmen, ob die Werte zueinander gleich sind und den ersten Sensor 20a zu überprüfen.

Ein Ansaugluftdrucksensor 21 ist mit dem Ansaugkrümmer 3 verbunden. Der Sensor 21 detektiert einen Ansaugluftdruck P1 (Absolutdruck) auf der stromabwärts gelegenen Seite des Dros selventils 5a. Weiterhin ist ein Vordrosseldrucksensor 22 auf der stromabwärts gelegenen Seite des Zwischenkühlers 18 vor gesehen. Der Sensor 22 detektiert einen Vordrosseldruck P2 (Absolutdruck), der einem Ansaugluftdruck auf der stromauf wärts gelegenen Seite des Drosselventils 5a entspricht.

Eine Einspritzdüse 23 ist über dem Ansaugkanal 2a jedes Zylinders des Ansaugkrümmers 3 vorgesehen. Der Zylinderkopf 2 ist mit einem Zündstecker 24 pro Zylinder ausgestattet, mit einer Spitze, die in einen Verbrennungsraum hineinreicht. Eine Zündvorrichtung 26 ist über eine Zündspule 25, die pro Zylinder vorgesehen ist, mit den Zündsteckern 24 verbunden.

Die Einspritzdüse 23 ist durch eine Kraftstofförderlei tung 27 mit dem Kraftstofftank 28 verbunden. In dem Kraft stofftank 28 ist eine tankinterne Art von Kraftstoffpumpe 29 installiert. Mittels der Kraftstoffpumpe 29 wird über einen Kraftstoffilter 30, der entlang der Kraftstofförderleitung 27 vorgesehen ist, Kraftstoff zu der Einspritzdüse 23 und einem Druckregler 31 geleitet. Der Druckregler 31 regelt den Kraft stoffdruck und sorgt für eine Rückkopplung des Kraftstoffs mit dem Kraftstofftank 28, so daß der Einspritzdüse 23 druck geregelter Kraftstoff zugeführt wird.

Das Drosselventil 5a ist mit einem Drosselsensor 32 aus gestattet. In dem Sensor 32 sind ein Drosselöffnungsgradsen sor 32a und ein Leerlaufschalter 32b installiert. Der Sensor 32a gibt eine Spannung aus, die einem Drosselöffnungsgrad entspricht. Der Schalter 32b schaltet auf ein, wenn das Dros selventil 5a vollständig geschlossen ist. Die Luftkammer 4 ist mit einem Ansauglufttemperatursensor 33 ausgestattet. Ein Zylinderblock 1a des Motors 1 ist mit einem Klopfsensor 34 ausgestattet. Ein Kühlmitteltemperatursensor 36 ist in einer Kühlmittelleitung 35 vorgesehen, die die linken und rechten Reihen des Zylinderblocks 1a verbindet. Der Auspuffkrümmer 1o ist mit einem Sauerstoffsensor 37 ausgestattet, der die Sau erstoffdichte in einem Auspuffgas detektiert.

Ein Kurbelrotor 39 ist axial mit einer Kurbelwelle 38 verbunden, die vom Zylinderblock 1a getragen wird. Ein Kur belwinkelsensor 40 ist so vorgesehen, daß er der äußeren Um fangslinie des Kurbelrotors 39 gegenüberliegt. Der Sensor 40 weist einen elektromagnetischen Abtaster oder etwas ähnliches auf, um die Vorsprünge des Kurbelrotors 39 zu detektieren, wobei jeder einem Kurbelwinkel entspricht. Es ist eine Nockenwelle 41 vorgesehen, die um 1/2 gegenüber einer Rotation der Kurbelwelle 38 rotiert. Um die Nockenwelle 41 herum ist ein Nockenrotor 42 vorgesehen. Weiterhin ist ein Nockenwin kelsensor 43 so vorgesehen, daß er dem Rotor 42 gegenüber liegt. Der Sensor 43 weist einen elektromagnetischen Abtaster oder etwas ähnliches auf, um einen Zylinder für den aktuellen Verbrennungstakt zu bestimmen.

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der Kurbelrotor 39 an seiner äußeren Umfangslinie mit Vorsprüngen 39a, 39b und 39c ausge stattet. Die Vorsprünge sind an Positionen angeordnet, die θ1, θ2 und θ3 entsprechen, wobei dies obere Totpunkte der Zy linder #1, #2 und #3, bzw. #4 vor der Kompression (BTDC = before-compression top dead centers) sind. Bei dieser Ausfüh rungsform sind θ1 = 97° CA, θ2 = 65° CA und θ3 = 10° CA.

Die Vorsprünge des Kurbelrotors 39 werden von dem Kur belwinkelsensor 40 detektiert, der Kurbelimpulse, die θ1, θ2 und θ3 entsprechen, pro 1/2 rotation (180° CA) des Motors 1 zur ECU 50 ausgibt. Die ECU 50 mißt die Eingabedauer der Kur belimpulse von dem Kurbelwinkelsensor 40 und berechnet eine Motorgeschwindigkeit Ne.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der Nockenrotor 42 an seiner äußeren Umfangslinie mit Vorsprüngen 42a, 42b und 42c ausge stattet, um einen Zylinder für den aktuellen Verbrennungstakt zu bestimmen. Der Vorsprung 42a ist in einer Position ange ordnet, die θ4 entspricht, wobei dies ein oberer Totpunkt nach der Kompression (ATDC = after-compression top dead cen ter) der Zylinder #3 und #4 ist. Der Vorsprung 42b besteht aus drei Vorsprüngen, und der erste davon ist in einer Posi tion angeordnet, die θ5 entspricht, wobei dies ein oberer Totpunkt nach der Kompression (ATDC = after-compression top dead center) des Zylinders #1 ist. Der Vorsprung 42c besteht aus zwei Vorsprüngen, und der erste davon ist in einer Posi tion angeordnet, die θ6 entspricht, wobei dies ein oberer Totpunkt nach der Kompression (ATDC = after-compression top dead center) des Zylinders #2 ist. Bei dieser Ausführungsform sind θ4 = 20° CA, θ5 = 5° CA und θ6 = 20° CA. Diese Vorsprün ge werden durch den Nockenwinkelsensor 43 detektiert, der Nockenimpulse zu der ECU 50 ausgibt. Die ECU 50 zählt die Nockenimpulse, um für den aktuellen Takt der Verbrennungstak te einen Zylinder in der Ordnung der Zylinder (#1 → #2 → #3 → #4) zu bestimmen.

Als nächstes wird die ECU 50 unter Bezugnahme auf die Fig. 5 beschrieben. Die ECU 50 umfaßt einen Hauptcomputer 51 und einen Nebencomputer 61. Der Hauptcomputer 51 steuert die Kraftstoffeinspritzung, den Zündzeitablauf, und einen Dros selöffnungsgrad, usw. Andererseits führt der Nebencomputer 61 nur die Klopfdetektion aus. In der ECU 50 sind auch ein Span nungsregler 71 für das Anlegen konstanter Spannungen an die Schaltungen der Computer 50 und 61, ein Treiber 72 und ein Analog-Digital-Umsetzer 73 (A/D-Wandler), die beide mit dem Hauptcomputer 51 verbunden sind, und verschiedene periphere Schaltungen, die mit dem Nebencomputer 61 verbunden sind, enthalten.

Der Spannungsregler 71 ist über einen Relaiskontakt eines Schaltrelais 80 mit der Batterie 81 verbunden. Eine Re laisspule des Schaltrelais 80 ist über einen Zündschalter 82 ebenfalls mit der Batterie 81 verbunden. Der Spannungsregler 71 ist weiterhin direkt mit der Batterie 81 verbunden. Von dem Spannungsregler 50 werden Versorgungsspannungen an ver schiedene Schaltungen der ECU 50 angelegt, wenn der Zünd schalter 82 eingeschaltet wird, um den Relaiskontakt des Schaltrelais 80 zu schließen. Doch nicht nur dies, der Span nungsregler 71 liefert auch immer eine Sicherstellungsversor gungsspannung zu dem Sicherstellungs-RAM 55 des Hauptcompu ters 51, um die Daten ohne Rücksicht auf den Zündschalter 82 zu erhalten. Weiterhin ist eine Kraftstoffpumpe 29 über einen Relaiskontakt des Kraftstoffpumpenrelais 83 mit der Batterie 81 verbunden.

Der Hauptcomputer 51 ist ein Mikrocomputer mit einer CPU 52, einem ROM 53, einem RAM 54, einem Sicherstellungs-RAM 55, einem Satz von Zählern und Taktgebern 56, einer seriellen In formationsaustauschschnittstelle 57 (SCI = serial communica tions interface) und einer einer Ein-/Ausgabe-Schnittstelle 58 (I/O interface), die durch eine Busleitung 59 miteinander verbunden sind.

Der Satz von Zählern und Taktgebern 56 umfaßt verschie dene Zähleinrichtungen, wie freilaufende oder übertragungsun abhängige Zähler, einen Zähler für das Zählen der Nockenim pulse des Nockenwinkelsensorsignals und verschiedene Zeitge ber, wie einen Kraftstoffeinspritzzeitgeber, einen Zündzeit geber, einen periodischen Unterbrechungszeitgeber zum Erzeu gen einer periodischen Unterbrechung, einen Zeitgeber für das Messen der Eingabezeiträume der Kurbelwinkelsensorsignale (Kurbelimpulse) und einen Überwachungszeitgeber für das Über wachen einer Systemabnormalität. Verschiedene Softwarezähler und -zeitgeber sind ebenfalls in dem Hauptcomputer 51 enthal ten.

Der Nebencomputer 61 ist ebenfalls ein Mikrocomputer mit einer CPU 62, einem ROM 63, einem RAM 64, einem Satz von Zäh lern und Zeitgebern 65, einem SCI 66 und einer Ein-/Aus gabe-Schnittstelle 67, die miteinander durch eine Busleitung 77 verbunden sind. Der Hauptcomputer 51 und der Nebencomputer 61 sind miteinander durch serielle Informationsaustauschleitun gen der SCIs 57 und 66 verbunden.

Mit den Eingabeparallelschnittstellen der Ein-/Aus gabe-Schnittstelle 58 des Hauptcomputers sind verbunden: ein Leer laufschalter 32b, ein Kraftfahrzeuggeschwindigkeitssensor 44, ein Lüftungsschalter 45, ein Verschiebeschalter 46 zum Detek tieren der Verschiebeposition eines Automatikgetriebes, ein Kühlerventilatorschalter 47, der Kurbelwinkelsensor 40 und der Nockenwinkelsensor 43.

Ebenfalls mit den Eingabeparallelschnittstellen der Ein-/Ausgabe-Schnittstelle 58 über den Analog-Digital-Umset zer 73 verbunden sind der erste und der zweite Gasöffnungs gradsensor 20a und 20b, der Ansaugluftdrucksensor 21, der Vordrosseldrucksensor 22, der Drosselöffnungsgradsensor 32a, der Ansauglufttemperatursensor 33, der Kühlmitteltemperatur sensor 36 und der Sauerstoffsensor 37. Eine Batteriespannung VB wird ebenfalls an eine der Eingabeparallelschnittstellen der Ein-/Ausgabe-Schnittstelle 58 über einen Analog-Digi tal-Umsetzer 73 angelegt, um überwacht zu werden.

Über den Treiber 72 sind die Zündvorrichtung 26, der Relaiskontakt des Kraftstoffpumpenrelais 83 und verschiedene Stellglieder, wie das Schaltmagnetventil 17, der Drossel schieber 20 und die Einspritzdüse 23 mit den Ausgabeparallel schnittstellen der Ein-/Ausgabe-Schnittstelle 58 verbunden.

Mit den Eingabeparallelschnittstellen der Ein-/Aus gabe-Schnittstelle 67 des Nebencomputers 61 sind der Kurbelwinkel sensor 40 und der Nockenwinkelsensor 43 verbunden. Der Klopf sensor 34 ist über den Verstärker 74, den Frequenzfilter 75 und den Analog-Digital-Umsetzer 76 mit der Ein-/Aus gabe-Schnittstelle 67 verbunden. Ein Klopfdetektorsignal von dem Klopfsensor 34 wird durch den Verstärker 74 auf ein vorherbe stimmtes Niveau verstärkt. Eine Frequenzkomponente des ver stärkten Signals wird durch den Frequenzfilter 75 extrahiert und durch den Analog-Digital-Umsetzer 76 in ein digitales Signal umgesetzt. Das digitale Signal wird dann an die Ein-/ Ausgabe-Schnittstelle 67 angelegt.

Ansprechend auf die Detektorsignale von verschiedenen Sensoren und Schaltern, steuert der Hauptcomputer 51 die Ar beitsbedingungen des Motors, wie die Kraftstoffeinspritzung, den Zündzeitablauf, und den Drosselöffnungsgrad. Andererseits führt der Nebencomputer 61 nur die Klopfdetektion aus. Ein Abtastzeitraum des Klopfdetektorsignals von dem Klopfsensor 34 wird basierend auf der Motorgeschwindigkeit und Motorlei stung bestimmt. Der Analog-Digital-Umsetzer 76 setzt die Schwingungswellenformen des Klopfsignals schnell in digitale Signale um. Ansprechend auf das digitale Signal bestimmt der Nebencomputer 61, ob ein Klopfen auftritt.

Ausgabeparallelschnittstellen der Ein-/Ausgabe-Schnitt stelle 67 des Nebencomputers 61 sind mit Eingabeparallel schnittstellen der Ein-/Ausgabe-Schnittstelle 58 des Haupt computers 51 verbunden. Die auf das Klopfen hin beurteilten Daten des Nebencomputers 61 werden über die Ein-/Aus gabe-Schnittstellen 58 und 67 auf den Hauptcomputer 51 gegeben. Beim Empfang der nach dem Klopfen beurteilten Daten liest der Hauptcomputer 51 Klopfdaten von dem Nebencomputer 61 über die SCIs 57 und 66, die miteinander durch serielle Informations austauschleitungen verbunden sind. Basierend auf den Klopf daten verzögert der Hauptcomputer 51 den Zündzeitablauf eines klopfenden Zylinders, um das Klopfen zu beenden oder zum Nachlassen zu bringen.

Wenn der Zündschalter 82 eingeschaltet wird, ist das Schaltrelais 80 eingeschaltet und der Spannungsregler 71 ver sorgt die jeweiligen Komponenten des Hauptcomputers 50 mit Versorgungsspannungen, um verschiedene Steuerprogramme auszu führen.

Im einzelnen führt die CPU 52 ein Programm aus, das in dem ROM 53 gespeichert ist, um verschiedene Steuerparameter in Abhängigkeit von den Detektorsignalen der verschiedenen Sensoren und Schalter, die über die Ein-/Ausgabe-Schnittstel le 58 angelegt werden, zu berechnen und ebenso die Batterie spannung Vb mit verschiedenen Daten, die in dem RAM 54 ge speichert sind, verschiedenen Lerndaten, die in dem Sicher stellungs-RAM 55 gespeichert sind und vorgegebenen Daten, die in dem ROM 60 gespeichert sind.

Der Hauptcomputer 51 führt verschiedene Steuerprogramme wie folgt aus:
die Kraftstoffeinspritzsteuerung, indem mit einem vorge gebenen Zeitablauf ein Treibersignal an die Einspritzdüse 23 des Zylinders, der gesteuert werden soll, angelegt wird, wo bei das Treibersignal einer berechneten Kraftstoffeinspritz menge entspricht;
die Drosselventilöffnungsgradsteuerung, indem ein Trei bersignal an den Drosselschieber 20 angelegt wird, wobei das Treibersignal einem berechneten Drosselöffnungsgrad ent spricht; und
die Zündzeitpunktsteuerung, indem ein Zündsignal zu einem vorgegebenen Zeitpunkt an die Zündvorrichtung 26 ange legt wird, wobei das Zündsignal einem berechneten Zündzeit punkt entspricht.

Wie weiter oben beschrieben, führt der Nebencomputer 61 nur die Klopfdetektion aus, was später im einzelnen disku tiert werden wird.

Die Kraftstoffeinspritz- und Drosselöffnungssteuerung durch den Hauptcomputer 51 wird unter Bezugnahme auf die Fig. 6 im einzelnen beschrieben.

In einem Schritt der Gaspedalwegdetektion 101 wird ein Pedalweg θ_cc des Gaspedals 19 basierend auf einem Leistungs wert (einer Leistungsbedarfsanforderung eines Fahrers) des ersten Gasöffnungsgradsensors 20a bestimmt.

Danach wird in einem Schritt der Gaspedalanforderung für eine Prozeßwertberechnung der geladenen Ansaugluftmenge 102 ein Soll-Wert der geladenen Ansaugluftmenge (Ansaugluftmasse pro Ansaugtakt eines Zylinders) berechnet, um mit der Lei stungsbedarfsanforderung eines Fahrers übereinzustimmen, d. h. ein Gaspedalanforderungsprozeßwert der geladenen Ansaugluft menge MGa1.

In einem Schritt der Motorgeschwindigkeitsberechnung 103 wird basierend auf den Kurbelimpulszeiträumen von dem Kurbel winkelsensor 40 eine Motorgeschwindigkeit Ne berechnet.

Danach wird in einem Einstellschritt 104 des Prozeßwer tes der geladenen Ansaugluftmenge für die Leerlaufanforderung ein Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge bei der Leer laufanforderung MGa2 eingestellt, um einem Wert zu entspre chen, um den Motor fiktiv auf eine Leerlaufgeschwindigkeit zurückzunehmen, die auf der berechneten Geschwindigkeit Ne basiert.

In einem Berechnungsschritt 105 für den Gesamt soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge, wird ein Gesamt soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge A berechnet, indem die Werte Ga1 und Ga2 zueinander addiert werden. Der Wert A wird als ein Soll-Prozeßwert für den Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge GA, die pro Ansaugprozeß eines Zylinders eingesaugt wird, benutzt. Genauer wird der Wert A als ein Anweisungswert, um eine Kraftstoffeinspritzmenge und einen Drosselventilöffnungsgrad einzustellen, benutzt.

Danach werden bei den Berechnungsschritten 106a und 106b für den oberen und den unteren Grenzwert obere und untere Grenzwerte Mgamax und MGamin berechnet, um den Gesamt soll-Wert der geladenen Ansaugluftmenge A zu steuern, so daß ein bedeutungsloser Anweisungswert vernachlässigt wird.

In einem Begrenzungsschritt 106 für einen bedeutungslo sen Anweisungswert, wird der Wert A durch die Werte Mgamax und MGamin begrenzt. Der begrenzte Wert A wird als ein Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa3 für die Kraft stoffmengenberechnung verwendet. Die Werte, die unter Benut zung des Wertes MGa3 eingestellt werden sollen, sind eine Kraftstoffeinspritzmenge Gf und ein Drosselöffnungsgradsteu erungsbetrag in den Kraftstoff- bzw. Luftansaugsystemen.

In dem Kraftstoffsystem wird ein Totzeitverzögerungs schritt 107 ausgeführt, um einen Soll-Wert der geladenen An saugluftmenge MGa5 für die Kraftstoffmengenberechnung zu er halten. Diese Bearbeitung wird so ausgeführt, daß das Kraft stoffsystem mit einer Verzögerung beim Betätigen des Dros selventils 5a durch den Drosselschieber 20 des Luftansaug systems synchronisiert wird.

Danach wird in einem Einstellschritt 108 für die Kraft stoffeinspritzmenge eine Kraftstoffeinspritzmenge Gf einge stellt, um einen Soll-Wert für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis zu erhalten, wobei der Wert MGa5 benutzt wird.

Basierend auf dem Wert Gf wird in einem Einstellschritt 109 für die Kraftstoffeinspritzpulsbreite eine Kraftstoffein spritzpulsbreite Ti für die Einspritzdüse 23 eingestellt.

Andererseits wird in dem Luftansaugsystem eine Ansaug luftmenge ΔMt mittels einer Formel eines Modells für die Verzögerungskompensation bezüglich der Kraftstoffhaftung (110) berechnet. Der Wert ΔMt entspricht der Verzögerung aufgrund des Anhaftens des Kraftstoffs an der Innenwand eines Ansaugkanals in einem Takt des Zylinders. Der Wert ΔMt wird für die Kraftstoffmengenberechnung von dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa3 subtrahiert, um einen Soll-Prozeßwert für die geladene Ansaugluftmenge MGa4 zu er halten, der als eine Referenzeinstellung für den Drosselöff nungsgrad benutzt werden soll.

Nach der Kompensation der Verzögerung aufgrund der Kraftstoffhaftung wird mittels einer Rückwärts-Kammer-Modell-For mel ein Drosselöffnungsgrad eingestellt.

In einem Einstellschritt 111 für den Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge wird ein Ist-Prozeßwert der gelade nen Ansaugluftmenge Ga basierend auf einem Ansaugrohrabsolut druck P1 und einer Ansaugluftabsoluttemperatur T1 berechnet. Der Druck P1 wird von dem Ansaugluftdrucksensor 21 auf der stromabwärts gelegenen Seite des Drosselventils 5a detek tiert. Die Temperatur T1 wird durch den Ansauglufttemperatur sensor 33 detektiert.

Weiter wird in einem Einstellschritt 112 für den maxi malen Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge ein maxi maler Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge Gamax, ba sierend auf einem Vordrosseldruck P2 und der Ansauglufttempe ratur T1 berechnet. Der Druck P2 wird durch den Vordrossel luftdruck 22 auf der stromaufwärts gelegenen Seite dem Dros selventils 5a bestimmt.

Dann wird, in einem Einstellschritt 113 des Soll-Wertes des Drosselöffnungsgrades, zuerst ein Mittelwert des Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge Ga und des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge MGa4 berechnet. Das Verhältnis des Mittelwertes zu dem Wert Gamax wird be rechnet und normiert, um ein Ansaugluftzuführungsverhältnis SGa (einen normierten Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaug luftmenge) zu erhalten. Basierend auf den Werten Ga und MGa4 wird eine Zunahme oder Abnahme der Motorgeschwindigkeit be rechnet. Die berechnete Zunahme oder Abnahme wird dann zu der Motorgeschwindigkeit Ne addiert, um einen Motorgeschwindig keitsanzeigewert MNe zu erhalten. Zuletzt wird basierend auf dem Verhältnis SGa und dem Wert MNe ein Soll-Wert des Dros selöffnungsgrades Mθth eingestellt.

Als nächstes wird in einem Einstellschritt 114 des Steu erungswertes für den Drosselöffnungsgrad zuerst ein Ist-Wert des Drosselöffnungsgrades θth, der von dem Drosselöffnungs gradsensor 32a detektiert wird, von dem Soll-Öffnungsgrad Mθth subtrahiert, um eine Drosselöffnungsgraddifferenz Δθth zu erhalten. Dann wird, basierend auf der Differenz Δθth, ein Drosselschieberbetätigungswert Da eingestellt. Der Betä tigungswert Da ist ein Steuerungswert für den Drosselöff nungsgrad für den Drosselschieber 20.

Die Kraftstoffeinspritzung und die Steuerung des Dros selöffnungsgrades werden später in Flußdiagrammen im einzel nen beschrieben.

Zuerst wird das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung diskutiert. Es wird ein Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaug luftmenge nach Ablauf einer kurzen Zeit Δt eingestellt, d. h. eine Ansaugluftmasse [g] pro Ansaugtakt eines Zylinders. Dieser Wert wird, basierend auf verschiedenen Parametern, welche die Bedingungen des Motors anzeigen, wie dem Pedalweg θ_acc des Gaspedals 19 und der Motorgeschwindigkeit Ne über den gesamten Antriebsbereich vom Start des Motor 3 bis zum Stop des Motors, eingestellt.

Basierend auf dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaug luftmenge, werden eine Kraftstoffeinspritzmenge, um ein ge wünschtes Kraftstoff-Luft-Verhältnis zu erhalten, und ein dy namischer Öffnungsgrad des Drosselventils 5a eingestellt. Der dynamische Öffnungsgrad wird so eingestellt, daß eine Ansaug luftmenge, die dem Zylinder zugeführt werden soll, um ein ge wünschtes Kraftstoff-Luft-Verhältnis zu erhalten, zu dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge nach Ablauf einer kurzen Zeit Δt wird. Tatsächlich wird der dynamische Öffnungsgrad unter Benutzung einer Rückwärts-Kammer-Modell-For mel eingestellt. Diese Formel wird benutzt, um einen Öff nungsgrad des Drosselventils 5a zu erhalten, bei dem eine An saugluftmenge nach Ablauf der Zeit Δt zu dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge wird.

Ein Luftmassenflußwert AvQth [g/sec], der im stationären Zustand durch ein Drosselventil eines Viertakt- und Vierzy lindermotors hindurchtritt, wird durch den folgenden Ausdruck ausgedrückt:

AvQth = 2Ne · Mga/60 (1)

wobei Ne [U/min] und MGa [g] eine Motorgeschwindigkeit bzw. einen Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge bezeich nen, und MGa = Ga (Ga: Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaug luftmenge) in einem stationären Zustand ist.

Der Drosselöffnungsgrad θth im stationären Zustand wird somit auch, basierend auf der Motorgeschwindigkeit Ne und dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa, erhalten. Im einzelnen wird der Öffnungsgrad θth durch die folgende Funktion ausgedrückt:

θth = f(Mga/Gamax, Ne) (2)

mit einem Parameter, der erhalten wird, indem der maximale Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge Gamax entspre chend dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge Mga bei vollständiger Öffnung des Drosselventils normiert wird.

Der Ausdruck (1) wird nach Ablauf der Zeit Δt vom Punkt der Eingangs/Ausgangs-Beziehung zu einem Kammervolumen von der stromabwärts gelegenen Seite des Drosselventils 5a zu dem Ansaugkanal 2a jedes Zylinders analysiert.

Die Rückwärts-Kammer-Modell-Formel wird benutzt, um einen Luftflußwert Gth zu berechnen, der durch das Drossel ventil hindurchtritt. Der Luftflußwert Gth wird benötigt, um einen Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge Ga an den Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa unter einer speziellen Bedingung anzupassen. Der Ist-Prozeßwert der gela denen Ansaugluftmenge Ga soll dem Motor nach Ablauf der Zeit Δt zugeführt werden.

Ein Luftmassenflußwert Qth, der in einem Übergangszeit raum durch das Drosselventil hindurchtritt, wird als Addition der Ansaugmassenänderung (dM/dt) im Kammervolumen und von einem Ansaugluftmassenflußwert (2Ne × Ga/60) zu einem Motor, wie in Fig. 7 gezeigt, berücksichtigt. Das heißt,

Qth = dM/dt + 2Ne × Ga/60 (3)

Es wird angenommen, daß die Luftdichte in einer Kammer und diejenige in jedem Zylinder in der letzten Stufe eines Ansauglufttaktes (-prozesses) fast gleich zueinander sind. In diesem Fall wird die folgende Beziehung aufgestellt:

M/V = Ga/D (4)

wobei V und D ein Kammervolumen bzw. ein Volumen pro Takt be schreiben.

Weiterhin wird der folgende Ausdruck aufgestellt, wenn eine Änderung der Luftmasse M in einer Kammer durch einen Ausdruck des Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge Ga ausgedrückt wird:

dM/dt = V/D · dGA/dt (5)

Der Luftmassenflußwert Qth, der während eines Übergangs zeitraumes durch das Drosselventil hindurchtritt wird dann wie folgt erhalten, indem der Ausdruck (5) in den Ausdruck (3) eingesetzt wird:

Qth = (2Ne · Ga/60) + (V/D) · dGa/dt (6)

Danach

Qth = AvQth + V/D · dGa/dt (7)

Der Luftmassenflußwert Qth, der in einem Übergangszeit raum durch das Drosselventil hindurchtritt, kann somit als Addition einer Luftänderung in der Kammer zu dem Luftflußwert AvQth, der im statischen Zustand durch das Drosselventil hin durchtritt, ausgedrückt werden. Weiterhin kann Qth, wenn V/D konstant ist, wie AvQth als Funktion des Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge Ga und der Motorgeschwindigkeit Ne gemäß dem Ausdruck (6) ausgedrückt werden.

In dem Diskretzeitsystem wird ein mittlerer Ansaugluft flußwert AQth, der in der Zeit Δt durch das Drosselventil hindurchtritt, unter Benutzung eines variierten Soll-Prozeß wertes der geladenen Ansaugluftmenge Mga wie folgt ausge drückt:

AQth = (2Ne · AGa/60) + V/D · ΔGa/Δt (8),

wobei AGa eine mittlere Prozeßansaugluftmenge im stationären Zustand beschreibt.

Der Ausdruck (8) kann aufgestellt werden, wenn angenom men wird, daß der Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmen ge Ga (eine Ansaugluftmenge, die aktuell einem Zylinder zuge führt wird) der Änderung des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge MGa folgt, und nach Ablauf der Zeit Δt bei einer konstanten Motorgeschwindigkeit gleich MGa wird.

Wie oben diskutiert, ist die mittlere Ansaugluftmenge AGa

AGa = (Ga + MGa)/2 (9)

wenn der Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge Ga dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa folgt.

Weiterhin ist die Änderung der geladenen Ansaugluftmenge ΔGa

ΔGa = MGa - Ga (10)

Das Einsetzen der Ausdrücke (9) und (10) in den Ausdruck (8) ergibt

AQth = 2Ne · {(Ga + MGa)/2}/60 + V/D · (MGa - Ga)/Δt (11)

Und das Multiplizieren des zweiten Terms der rechten Seite des Ausdrucks (11) mit (60 · AGa)/(60 · AGa) ergibt, wenn AGa = (Ga + MGa)/2

Es versteht sich aus dem Ausdruck (12), daß der Ansaug luftflußwert Qth, der durch das Drosselventil nach Ablauf der Zeit Δt in der Übergangsperiode hindurchtritt, erhalten wird, indem der folgende Ausdruck (a) gegen MGa des Ausdrucks (1) ausgetauscht wird:

(Ga + MGa)/2 (a)

und weiterhin der folgende Ausdruck (b) gegen Ne des Aus drucks (1) ausgetauscht wird:

Ne + {60V · (MGa - Ga)/D · Δt · (Ga + MGa)} (b)

Der zweite Term des Ausdrucks (b) stellt eine Zunahme oder eine Abnahme der Motorgeschwindigkeit Ne dar. Und der Ausdruck (b) beschreibt den Motorgeschwindigkeitsanzeigewert MNe.

Somit kann der Ausdruck (1) für AvQth im stationären Zu stand mit der Parameteränderung für die Berechnung von Qth im Übergangszustand benutzt werden.

Der Luftflußwert Qth bei der maximalen Leistung in Pfer destärken oder bei einer schnellen Beschleunigung ist mehr als 100mal so hoch wie bei einem geringen Flußwert während des Leerlaufs.

Im einzelnen wird der Luftflußwert Qth in einer Größen ordnung der Zeit angegeben. Zum Beispiel variiert Qth 10mal oder mehr zwischen einer vollständigen Öffnung des Drossel ventils 5a bei einer Motorgeschwindigkeit von 700 U/min und einer vollständigen Schließung des Drosselventils bei dersel ben Motorgeschwindigkeit. Wenn die maximale Motorgeschwindig keit 7000 U/min beträgt, wird Qth 10mal so hoch wie bei 700 U/min. Da 10 × 10 = 100, wird Qth bei der maximalen Motorge schwindigkeit, wenn das Drosselventil vollständig geöffnet ist, um mehr als 100mal so groß, wie während des Leerlaufs. Wenn eine Genauigkeit von 1/100 gewünscht ist, wird der dyna mische Bereich 10 000mal oder mehr.

Deshalb nimmt die Computerberechnungslast zu, damit man eine hohe Präzision und dieselbe Steuerungsgenauigkeit über alle Steuerbereiche durch das Einstellen des Drosselöffnungs grades θth unter Benutzung des Luftflußwertes Qth, der unter den obigen hochdynamischen Bereich durch das Drosselventil hindurchtritt, erreicht. Dies führt dazu, daß ein Computer mit hoher Geschwindigkeit und großer Kapazität erforderlich ist. Ein herkömmlicher Computer für die Motorsteuerung kann solch einer schweren Berechnungslast, die den Anforderungen entspricht, nicht standhalten.

Die vorliegende Erfindung erhält den Luftflußwert Qth, der durch das Drosselventil hindurchtritt jedoch nicht di rekt. Der Luftflußwert Qth wird unter Bezugnahme auf eine Datentabelle basierend auf dem Motorgeschwindigkeitsanzeige wert MNe und einem Ansaugluftzuführverhältnis SGa einge stellt. Das Verhältnis SGa ist ein Verhältnis einer mittleren geladenen Ansaugluftmenge AGa = (Ga + MGa)/2 in der Zeit Δt zu dem maximalen Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge Gamax bei vollständiger Öffnung des Drosselventils 5a.

In einer stationären Periode sind der Ist- Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge Ga und der Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa zueinander gleich. Und deshalb wird der Ausdruck (13) gleich dem Ausdruck (2) und kann in der stationären Periode benutzt werden. Mit anderen Worten kann die Einstellung des Drosselklappenöffnungsgrades θth sowohl in der Übergangs- als auch in der stationären Periode mit dem einen Ausdruck erfolgen. Weiterhin kann das Einstel len von θth in der stationären Periode unter Verwendung des Ausdrucks (2) anstatt des Ausdrucks (13) erfolgen. Im einzel nen wird das Verhältnis des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge MGa zu dem maximalen Ist-Prozeßwert der gela denen Ansaugluftmenge Gamax berechnet, um MGa (MGa/Gamax) zu normieren. Der normierte Wert MGa und die Motorgeschwindig keit Ne werden benutzt, um den Steuerungswert für den Dros selöffnungsgrad einzustellen.

Bei dieser Erfindung kann eine Kraftstoffmenge, die einem Soll-Wert des Kraftstoffluftgemisches entspricht, ba sierend auf dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa direkt eingestellt werden. Dies ergibt theoretisch keine Verzögerung im Kraftstoffsystem. Es gibt jedoch eine Verzöge rung aufgrund der Kraftstoffhaftung bis der Kraftstoff den Zylinder erreicht. Weiterhin gibt es eine Verzögerung im Luftansaugsystem aufgrund der Verzögerung beim Betätigen des Drosselventils 5a durch den Drosselschieber 20. Diese Verzö gerung tritt auch auf, obwohl die Rückwärts-Kammer-Modell-For mel benutzt wird, um den Drosselöffnungsgrad für die mini male Verzögerung der Ansaugluft beim Erreichen des Inneren des Zylinders zu berechnen.

Unter diesem Gesichtspunkt weisen herkömmliche L- und D-Jetronic-Steuerungssysteme die folgenden Beziehungen zwischen dem Luftansaugsystem und dem Kraftstoffsystem auf: eine An saugluftmenge, die dem Zylinder zugeführt werden soll, wird zuerst durch einen Ansaugluftmengensensor und einen Ansaugka naldrucksensor gemessen; und dann wird eine Kraftstoffein spritzmenge basierend auf der gemessenen Ansaugluftmenge ein gestellt. Dies ergibt, daß sowohl Verzögerungen, die in dem Luftansaugsystem, als auch Verzögerungen, die in dem Kraft stoffsystem erzeugt werden, eingeschlossen sind.

Unten diskutiert wird eine Folgeverzögerung in einem Seilzugantriebssystem. Die Folgeverzögerung wird erzeugt, bis ein Motordrehmoment tatsächlich zunimmt, nachdem ein Gaspedal betätigt wurde.

Wie in Fig. 9 in dem Luftansaugsystem gezeigt:

(1) wird zuerst eine Verzögerung der Zunahme der Luftmenge, die durch das Drosselventil hindurchgeht, aufgrund der Verzö gerung beim Betätigen des Drosselventils durch den Drossel schieber erzeugt; und
(2) wird zweitens eine Verzögerung beim Laden der Luft in eine Luftansaugkammer, wenn die Drosselklappe geöffnet wird, erzeugt.

Dies resultiert in einer Zunahme der Ansaugluftmenge, die einem Zylinder in einer Übergangsperiode mit eingeschlos senen Verzögerungen (1) und (2) zugeführt werden soll.

Als nächstes wird in dem Kraftstoffsystem, das der Ver zögerung in dem Luftansaugsystem folgt:

(3) eine Verzögerung aufgrund der Luftmengenmessung durch einen Sensor erzeugt, wobei die Verzögerung aufgrund der Mit teilung für entfernten Impulsbetrieb des Ansaugdrucks auf der stromabwärts gelegenen Seite des Drosselventils in dem D-Jetronic-System erzeugt wird oder die Verzögerung in dem L-Jetronic-System in dem Ansaugluftmengensensor selbst erzeugt wird; und
(4) als nächstes eine Verzögerung aufgrund der Kraftstoffhaf tung an der Innenwand eines Ansaugkanals während der von einer Einspritzdüse eingespritzte Kraftstoff den Zylinder er reicht, wobei der anhaftende Kraftstoff an der Wand entlang fließt oder wieder verdampft wird und in den Zylinder fließt, erzeugt.

Die oben diskutierten Verzögerungen beeinflussen nach einander das Zuführen einer vergrößerten Ansaugluft- und Kraftstoffmenge zu dem Zylinder um das Motordrehmoment zu er höhen.

Andererseits werden bei der vorliegenden Erfindung das Luftansaugsystem und das Kraftstoffsystem parallel gesteuert, wie in Fig. 10 gezeigt, das heißt, es wird der Soll-Prozeß wert der geladenen Ansaugluftmenge MGa, der proportional zum Motordrehmoment ist, als Parameter zur Berechnung von sowohl einer Kraftstoffeinspritzmenge, als auch, parallel dazu, eines Drosselklappenöffnungsgrades benutzt. Tatsächlich wird eine Verzögerung aufgrund der Kraftstoffhaftung an der Innen wand des Ansaugkanals erzeugt. Auch in dem Luftansaugsystem wird eine Verzögerung beim Betrieb des Drosselschiebers er zeugt, obwohl die Rückwärts-Kammer-Modell-Formel benutzt wird, um einen Drosselöffnungsgrad so einzustellen, daß die Ansaugluft den Zylinder mit einer minimalen Verzögerung erreicht.

Wie oben diskutiert, werden jedoch bei der vorliegenden Erfindung Verzögerungen aufgrund der Kraftstoffhaftung und der Betätigung des Drosselschiebers nicht integriert, weil das Kraftstoffsystem und das Luftansaugsystem parallel ge steuert werden.

Die Kraftstoffeinspritzung und die Drosselöffnungsgrad steuerung durch die ECU 50, die oben diskutiert wurden, wer den unter Bezugnahme auf die beigefügten Flußdiagramme offen bart.

Zuerst offenbart ist die Einstellroutine für die Ansaug luftverlustmasse und den Volumenwirkungsgrad, die in Fig. 11 gezeigt ist. Diese Routine wird pro vorgegebenem Zeitraum, wie z. B. 50 msec ausgeführt. In den Schritten S1 und S2 wird auf eine eindimensionale Wertetabelle Bezug genommen, wobei dies durch Interpolationsberechnungen geschieht, die auf der Motorgeschwindigkeit Ne basieren, um die Ansaugluftverlust masse ηb bzw. den Volumenwirkungsgrad ηv einzustellen, und die Routine endet.

Der Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge Ga und eine theoretische Ansaugluftmenge Gath, die basierend auf der Dichte ρ1 berechnet wird, sind zueinander proportional. Diese Beziehung kann fast als eine lineare Funktion dargestellt werden, wie in Fig. 12 gezeigt ist. In der Figur ist der Volumenwirkungsgrad ηv durch den Anstieg der linearen Funktion dargestellt. Weiterhin ist die Ansaugluftverlustmas se ηb durch einen Berührungspunkt mit der Seitenachse darge stellt, an dem der Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluft menge Ga zu null wird, bevor die theoretische geladene An saugluftmenge Gath zu null wird (völliges Vakuum). Der Volu menwirkungsgrad ηv und die Ansaugluftverlustmasse ηb sind theoretisch beide konstant. Diese Werte sollen jedoch in Ab hängigkeit von der Motorgeschwindigkeit eingestellt werden, da sie tatsächlich aufgrund der Nockenbewegung pro Motorge schwindigkeit variieren.

Fig. 13 zeigt ein Beispiel einer eindimensionalen Werte tabelle. Auf diese Wertetabelle soll man sich beim Einstellen von ηv und ηb beziehen. Die vorliegende Erfindung benutzt eine Achtgitter-, eindimensionale Wertetabelle.

Der Volumenwirkungsgrad ηv und die Ansaugluftverlustmas se ηb werden in einer Routine für die Drosselöffnungsgrad steuerung, die in Fig. 14 gezeigt ist, gelesen. Diese Routine wird pro vorherbestimmtem Zeitraum, wie z. B. 10 msec. ausge führt. Jede Subroutine (Schritt S11 bis S21) berechnet physi kalische Größen, die für die Drosselöffnungsgradsteuerung notwendig sind. Die Routine, die in Fig. 14 gezeigt ist, wird unten im einzelnen offenbart.

SCHRITT S11

In diesem Schritt wird eine Einstellroutine für den Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge ausgeführt, wie in Fig. 15 gezeigt, um den Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaug luftmenge Ga einzustellen.

Wie in Fig. 15 gezeigt, wird die Luftdichte ρ1 auf der stromabwärts gelegenen Seite der Drosselklappe 5a berechnet durch

ρ1 ← P1/(T1 · R), R: Gaskonstante

wobei dies auf dem Absolutdruck P1 bei dem Ansaugrohr auf der stromabwärts gelegenen Seite der Drosselklappe 5a und der Ansauglufttemperatur T1 in Schritt S31 basiert.

Ein Taktvolumen wird mit der Luftdichte ρ1 multipli ziert, um eine theoretische geladene Ansaugluftmenge Gath (Gath ← Vcy · ρ1) in Schritt 32 zu berechnen. Das Taktvolumen ist das Volumen, das von einem Kolben pro Takt entfernt wird.

Als nächstes wird in Schritt 33 der Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge Ga durch eine lineare Funktion

Ga ← (Gath - ηb) · ηv

berechnet, wobei dies auf der theoretischen Ansaugluftmenge Gath (Fig. 12) basiert, und die Subroutine endet.

SCHRITT S12

In Schritt S12 der Fig. 14 wird eine Subroutine für die Einstellung eines maximalen Ist-Wertes der geladenen Ansaug luftmenge, die in Fig. 16 gezeigt ist, ausgeführt. Diese Rou tine berechnet den maximalen Wert der geladenen Ansaugluft menge Gamax der geladenen Prozeßansaugluftmenge Ga, die pro Ansaugtakt in einen Zylinder eingesaugt wird.

Wie in Fig. 16 gezeigt, wird die Luftdichte ρ2 auf der stromabwärts gelegenen Seite der Drosselklappe 5a im voll ständig geöffneten Zustand der Drossel berechnet durch

ρ2 ← P2/(T1 · R)

wobei dies auf dem Vordrosseldruck P2 auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Drosselklappe 5a und der Ansauglufttem peratur T1 in Schritt S41 basiert.

Danach wird in dem Schritt S42 ein theoretischer Wert der geladenen Ansaugluftmenge GaWT bei vollständig geöffneter Drossel berechnet durch

GaWT ← Vcy · ρ2

Und im Schritt S43 wird der maximale Ist-Wert der gela denen Ansaugluftmenge Gamax, der dem Zylinder zugeführt wer den soll, berechnet, wobei dies auf dem theoretischen Wert der geladenen Ansaugluftmenge GaWT bei vollständig geöffneter Drossel, der Ansaugluftverlustmasse ηb und dem Volumenwir kungsgrad ηv, basiert,

{Gamax ← (GaWT - ηb) · ηv}

und die Subroutine endet.

SCHRITT S13

Im Schritt S13, der in Fig. 14 gezeigt ist, wird eine Einstell-Subroutine für die Bedarfsanforderung der geladenen Ansaugluftmenge ausgeführt. Die Einzelheiten dieser Subrou tine sind in Fig. 17 gezeigt.

Wie in Fig. 17 gezeigt, wird in dem Schritt S51 ein Wert für den Gaspedalweg θacc gelesen. Und im Schritt S52 wird eine Gaspedalbedarfsanforderung der geladenen Ansaugluftmenge MGa1 berechnet durch

MGa1 ← K1 · θacc, K1: Konstante

und die Subroutine endet.

Der Gaspedalweg θacc stellt die Leistungsbedarfsanforde rung des Fahrers dar. Deshalb stellt diese Subroutine einen Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge dar, welcher der Leistungsbedarfsanforderung des Fahrers entspricht.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die Gaspedallei stungsbedarfsanforderung der geladenen Ansaugluftmenge MGa1 als eine Funktion eingestellt, die zu dem Gaspedalweg θacc proportional ist. Wenn die Drosselklappe bei einer Motorge schwindigkeit von 1000 U/min zum Beispiel vollständig geöff net ist, wird somit ein unrealistischer Wert der Bedarfsan forderung der geladenen Ansaugluftmenge MGa1 mit dieser Funk tion eingestellt. Dies liegt jedoch nicht außerhalb der Steu erung, weil MGa1 durch einen oberen Grenzwert MGamax für den Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge begrenzt wird. Bei dem Einstellen von MGa1 können neben θacc die Motorge schwindigkeit Ne, die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, das Über setzungsverhältnis, die Fahrbahnhaftung, ein Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, usw. berücksichtigt werden.

SCHRITT S14

Im Schritt S14 der Fig. 14 wird eine Subroutine zum Ein stellen eines Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge der Leerlaufbedarfsanforderung ausgeführt. Die Einzelheiten die ser Subroutine sind in Fig. 18 gezeigt.

Wie in Fig. 18 gezeigt, wird ein Prozeßwert der Bedarfs anforderung der geladenen Ansaugluftmenge MGa2 während des Leerlaufs durch diese Subroutine eingestellt. Zuerst wird in Schritt S61 die Motorgeschwindigkeit Ne gelesen. Der Wert MGa2 wird unter Bezugnahme auf das eindimensionale MAP (die eindimensionale empirische Funktion) mit einer Interpola tionsrechnung, basierend auf Me in Schritt S62, eingestellt, und die Subroutine endet.

Die Fig. 19 zeigt die Eigenschaften des eindimensionalen MAPs (der eindimensionalen empirischen Funktion) die in Schritt S62 benutzt wird. Der Prozeßwert der Bedarfsanforde rung der geladenen Ansaugluftmenge MGa2 wird so eingestellt, daß die Motorreibung bei der Motorgeschwindigkeit des Leer laufs ausgeschaltet wird. Weiterhin wird der Wert MGa2 so eingestellt, daß je kleiner Ne ist, MGa2 desto größer ist, während je größer Ne ist, MGa2 desto kleiner ist. Ein statio närer Leerlauf wird somit erreicht, indem MGa2 entsprechend der Charakteristik von Fig. 19 geändert wird. Weiterhin wird ein stationärer Leerlauf erreicht, indem verschiedene Fakto ren zu MGa2 hinzugenommen werden. Diese Faktoren sind z. B. eine Kühlmitteltemperatur, die durch einen Kühlmitteltempera tursensor 36 detektiert wird, ein Hochlaufen des Leerlaufs während eine Klimaanlage eingeschaltet ist, eine Rückkopp lungssteuerung des Sollwertes der Leerlaufmotordrehzahl.

SCHRITT S15

Im Schritt S15 wird, wie in Fig. 14 gezeigt, eine Sub routine zum Einstellen eines oberen Grenzwertes des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge ausgeführt. Die Einzelheiten dieser Subroutine sind in Fig. 20 gezeigt. Diese Subroutine stellt den oberen Grenzwert des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge ein, bei dem die Rückwärtsbe rechnung mittels der Rückwärts-Kammer-Modell-Formel nutzlos ist.

Wie in Fig. 20 gezeigt, wird der obere Grenzwert MGamax des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge in Schritt S71 berechnet durch

MGamax ← {(K2 + Nemax - Ne)/(K2 + Ne - Nemax)} · Ga (14)

basierend auf dem Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmen ge Ga, einer Motorgeschwindigkeit und der vorherbestimmten maximalen Motorgeschwindigkeit Nemax. In dem Ausdruck ist K2 = 60V/D · Δt, d. h., K2 ist eine Konstante, die von dem Motor abhängt. Weiterhin ist Nemax ein Wert mit einer Grenze, wie 12 000 [U/min], jenseits einer aktuellen kritischen Motorge schwindigkeit.

Bei der Erfindung wird, wie später offenbart wird, ein Drosselöffnungsgrad eingestellt, indem auf ein MAP Bezug ge nommen wird, das auf einem Ansaugluftzuführverhältnis SGa, welches ein Verhältnis einer mittleren geladenen Ansaugluft menge zu dem maximalen Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaug luftmenge Gamax ausdrückt, und dem Motorgeschwindigkeitsan zeigewert MNe basiert.

In dieser Beziehung wird das maximale Motorgeschwindig keitsgitter des MAPs auf den Wert Nemax eingestellt. Dies er folgt deshalb, weil es in der Nähe der kritischen Motorge schwindigkeit keine Grenze der Steuerbarkeit gibt, wenn ein Wert dicht bei der aktuellen kritischen Motorgeschwindigkeit eingestellt wird.

Als nächstes wird in Schritt S72 bestimmt, ob (K2 + Ne - Nemax) in dem Ausdruck (14) null oder kleiner ist (K2 + Ne - Nemax) ≦ 0). Wenn es null oder kleiner als null ist, geht die Subroutine weiter zu Schritt S73. Der obere Grenzwert des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge MGamax wird im Schritt S73 auf unendlich eingestellt (MGamax ← ∞), und die Subroutine endet.

Wenn der Ausdruck in Schritt S72 größer als null ist, geht die Subroutine mit Schritt S74 weiter. In Schritt S74 wird ein Vergleich zwischen MGmax und Gamax gemacht. Wenn der erstere Wert größer ist als der letztere, endet die Subrouti ne. Wenn Gamax größer ist als MGamax, geht die Subroutine zu Schritt S75 weiter, um MGamax bei Gamax einzustellen (MGamax ← Gamax), danach endet die Subroutine.

Der Grund, warum der Sollwert der geladenen Ansaugluft menge MGamax eingestellt wird, ist der folgende:
Wie in der Erfindung offenbart, wird der Drosselöff nungsgrad durch die Rückwärts-Kammer-Modell-Formel einge stellt. Eine theoretisch korrekte Kraftstoff-Luft-Verhält nis-Steuerung kann jedoch nicht ausgeführt werden, wenn der Soll-Wert der geladenen Ansaugluftmenge MGa als ein Element des Ausdrucks (13) für die Bestimmung des Motorgeschwindigkeits anzeigewertes MNe zu groß ist, mit dem Ergebnis, daß MNe den Maximalwert des Motorgeschwindigkeitsgitters des MAPs über steigt.

Im einzelnen kann MNe wie folgt ausgedrückt werden:

Deshalb wird der obere Grenzwert des Soll-Wertes der ge ladenen Ansaugluftmenge MGamax in Schritt S73 auf unendlich gesetzt, wenn der Nenner (K2 + Ne - Nemax) null oder ein ne gativer Wert ist, weil es keine Notwendigkeit gibt, den obe ren Grenzwert von MGamax zu dieser Zeit einzustellen.

Andererseits wird MGamax als der maximale Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge Gamax in dem Schritt S75 einge stellt, wenn der Nenner (K2 + Ne - Nemax) ein positiver Wert und MGamax < Gamax ist. Die Gründe sind die folgenden:

(1) Der Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa über steigt niemals den maximalen Ist-Prozeßwert der gelade nen Ansaugluftmenge Gamax; und
(2) Das Ansaugluftzuführverhältnis SGa, das im Ausdruck (13) gezeigt ist, übersteigt niemals 1 (100%).

SCHRITT S16

In Schritt S16, der in Fig. 14 gezeigt ist, wird eine Subroutine zum Einstellen eines unteren Grenzwertes des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge ausgeführt. Die Einzelheiten der Subroutine sind in Fig. 21 gezeigt. Dies Subroutine stellt den unteren Grenzwert des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge ein, bei dem die Rückwärtsbe rechnung mittels der Rückwärts-Kammer-Modell-Formel nutzlos ist. Durch dieses Verfahren wird der Soll-Prozeßwert des Mo torgeschwindigkeitsanzeigewertes MNe in dem Ausdruck (13) da vor bewahrt, aufgrund eines zu kleinen Soll-Prozeßwertes der Ansaugluftmenge MGa zu einem negativen Wert zu werden. Der untere Grenzwert wird eingestellt, um zu verhindern, daß eine Drosselöffnungsgradberechnung nutzlos ist, wenn MGa zu klein oder zu einem unrealistischen negativen Wert wird. Dies pas siert zum Beispiel, wenn die Drosselklappe 5a beim Abbremsen schnell geschlossen wird, indem das Gaspedal entlastet wird, und Luft, die in der Kammer verbleibt, welche auf der strom abwärts gelegenen Seite der Drosselklappe 5a vorgesehen ist, dem Zylinder zugeführt wird.

In Fig. 21 wird der untere Grenzwert des Soll-Prozeßwer tes der Ansaugluftmenge Gamin durch den folgenden Ausdruck berechnet, der auf dem Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaug luftmenge Ga und der Motorgeschwindigkeit Ne im Schritt S81 basiert:

MGamin ← {(K2 - Ne)/(K2 + Ne)} · Ga

Als nächstes wird im Schritt S82 bestimmt, ob der untere Grenzwert des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge MGamin ein negativer Wert ist oder nicht. Die Subroutine geht zu Schritt S83 weiter, wenn es ein negativer Wert ist (MGamin < 0), MGamin auf null einzustellen (MGamin ← 0), und die Sub routine endet. Wenn andererseits MGamin null oder ein positi ver Wert ist (MGamin ≧ 0), im Schritt S82, endet die Subrouti ne augenblicklich.

Der untere Grenzwert des Soll-Wertes der geladenen An saugluftmenge muß die folgenden Ausdrücke erfüllen, um den Motorgeschwindigkeitsanzeigewert MNe im Schritt S81 zu null oder zu einem positiven Wert zu machen:

Wenn der untere Grenzwert des Soll-Prozeßwertes der ge ladenen Ansaugluftmenge MGamin in Schritt S82 zu einem nega tiven Wert wird, wird MGamin im Schritt S83 auf null ge stellt, weil der Soll-Wert der geladenen Ansaugluftmenge nie mals zu einem negativen Wert wird.

Wie oben beschrieben, machen der obere und der untere Grenzwert MGamax und MGamin, die in den Schritten S15 und S16 eingestellt werden, den Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaug luftmenge MGa kontrollierbar. Deshalb kann, wie später be schrieben wird, eine genaue Kraftstoff-Luft-Verältnis-Steue rung über den gesamten Betriebsbereich einschließlich der Übergangsperiode ausgeführt werden. Dies folgt daraus, daß die Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von dem Soll-Prozeßwert der Ansaugluftmenge MGa eingestellt wird, welche letzten Endes über den gesamten Bereich kontrollierbar ist.

SCHRITT S17

Im Schritt S17, der in Fig. 14 gezeigt ist, wird eine Subroutine zum Einstellen eines Soll-Prozeßwertes der gela denen Ansaugluftmenge für die Berechnung der Kraftstoffmenge ausgeführt. Die Einzelheiten dieser Subroutine sind in Fig. 22 gezeigt. Diese Subroutine stellt einen Soll-Prozeßwert für die geladene Ansaugluftmenge MGa3 für die Kraftstoffberech nung, basierend auf der Gesamtheit der Gaspedalbedarfsanfor derung der geladenen Ansaugluftmenge MGa1 und einer Leerlauf bedarfsanforderung der geladenen Ansaugluftmenge MGa2, ein. Weiterhin stellt diese Subroutine MGa3 innerhalb des oberen und unteren Grenzwertes MGamax und MGamin, die in den Schrit ten S15 und S16 eingestellt werden, ein.

In Fig. 22 wird der Gesamtsoll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge A berechnet, indem im Schritt S91 die Gesamt heit von MGa1 und MGa2 (A ← MGa1 + MGa2) verwendet wird. Die zuvor eingestellte Luftmenge ΔMt, die der Verzögerung auf grund der Kraftstoffhaftung an der Innenwand des Ansaugkanals entspricht, wird im Schritt S92 gelesen.

In den Schritten S93 bis S96 werden der obere und der untere Grenzwert MGamax und MGamin des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge in Abhängigkeit von dem gelesenen Wert ΔMt vergrößert.

Zuerst wird im Schritt S93 bestimmt, ob ΔMt ein positi ver Wert ist. Wenn er positiv ist (ΔMt < 0), geht die Sub routine zu Schritt S94 weiter, wobei MGamax aktualisiert wird, indem ein Wert von ΔMt (MGamax ← MGamax + ΔMt) addiert wird. Die Subroutine springt dann zu Schritt S97. Wenn ΔMt andererseits im Schritt S94 ein negativer Wert oder null (ΔMt = 0) ist, geht die Subroutine zu Schritt S95 weiter.

Im Schritt S95 wird bestimmt, ob ΔMt ein negativer Wert ist. Wenn es ein negativer Wert ist (ΔMt < 0), geht die Subroutine zu Schritt S96 weiter, wobei MGamin aktualisiert wird, wobei ein Wert benutzt wird, der durch ΔMt (MGamin ← MGamin + ΔMt) hinzuaddiert wird. Die Subroutine geht dann zu Schritt S97. Wenn ΔMt andererseits in Schritt S95 null ist (ΔMt = 0), d. h., wenn es keine Änderung in der Luftmenge ent sprechend der Kraftstoffhaftung an der Innenwand des Ansaug kanals gibt, geht die Subroutine zu Schritt S97 weiter.

Wie später diskutiert und in Fig. 25 gezeigt, wird ein Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa4 für die Benutzung beim Einstellen des Drosselöffnungsgrades durch Subtraktion von ΔMt von dem Soll-Prozeßwert der geladenen An saugluftmenge MGa3 für die Kraftstoffberechnung eingestellt.

Es ist deshalb verständlich, daß die Reaktionseigen schaften auf eine schnelle Drehmomentbedarfsanforderung ver bessert werden und die Drosselöffnungsgradsteuerung in dem Luftansaugsystem und die Kraftstoffeinspritzsteuerung in dem Kraftstoffsystem aneinander angepaßt sind, um eine genaue Kraftstoff- und Luftsteuerung zu erreichen, indem der obere oder der untere Grenzwert MGamax oder MGamin des Soll-Prozeß wertes der geladenen Ansaugluftmenge um ΔMt vergrößert wer den.

Als nächstes wird in den Schritten S97 bis S100 in Fig. 22 der Gesamtsoll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge A, der in Schritt S91 berechnet wird, innerhalb der oberen und der unteren Grenzwerte MGamax und MGamin begrenzt.

Zuerst wird im Schritt S97 bestimmt, ob der Wert A den oberen Grenzwert MGamax übersteigt. Wenn dies der Fall ist (A < MGamax), so geht die Subroutine zu Schritt S98 weiter, wo bei der Wert A unter Benutzung von MGamax (A ← MGamax) einge stellt wird. Danach springt die Subroutine zu S101. Wenn an dererseits der Wert A in Schritt S97 gleich MGamax oder klei ner ist (A ≦ MGamax), geht die Subroutine zu Schritt S99 wei ter. In Schritt S99 wird bestimmt, ob der Wert A kleiner als der untere Grenzwert MGamin ist. Wenn dies der Fall ist (A < MGamin), geht die Subroutine zu Schritt S100 weiter, wobei der Wert A unter Benutzung von MGamin (A ← MGamin) einge stellt wird. Danach geht die Subroutine zu S101 weiter.

Wenn andererseits der Wert A innerhalb von MGamax und MGamin liegt (MGamax ≧ A ≧ MGamin in den Schritten S97 und S99), geht die Subroutine zu Schritt S101 weiter.

In dem Schritt S101 wird der Soll-Prozeßwert der gelade nen Ansaugluftmenge MGa3 unter Benutzung des Wertes A einge stellt, und die Subroutine endet.

SCHRITT S18

Im Schritt S18, der in Fig. 14 gezeigt ist, wird eine Subroutine zum Einstellen einer Luftmenge (die der Verzöge rung aufgrund der Kraftstoffhaftung an der Innenwand des An saugkanals entspricht) ausgeführt. Die Einzelheiten dieser Subroutine sind in Fig. 23 gezeigt. Diese Subroutine erhält ein genaues Kraftstoff-Luft-Verhältnis durch das Einstellen der Ansaugluft in dem Ansaugsystem entsprechend der Kraft stoffhaftung (Fig. 10). Diese Korrektur wird gemacht, um eine Kompensation für eine Verzögerung der Kraftstoffzuführung in den Zylinder aufgrund des Zustandes, daß ein Teil des einge spritzten Kraftstoffs, der von der Einspritzdüse 23 einge spritzt wurde, an der Innenwand des Ansaugkanals haftet, aus zuführen.

In Schritt S121 in Fig. 23 wird bei der Interpolations berechnung, die auf der Motorgeschwindigkeit Ne basiert, auf bin eindimensionales MAP Bezug genommen, um eine primäre Ver zögerungszeitkonstante τ einzustellen. Es wird angenommen, daß eine konstante Kraftstoffhaftungsmenge Mx für den Ansaug kanal für jeden Motorbetriebsbereich bekannt ist. Weiterhin wird angenommen, daß eine Übergangskraftstoffhaftungsmenge Mt sich mit einer primären Verzögerung ändert, wenn sich der Be triebsbereich ändert. In diesem Fall wird eine primäre Verzö gerungszeitkonstante τ pro Motorbetriebsbereich entschieden. Wie in Fig. 24A gezeigt, speichert das eindimensionale MAP primäre Verzögerungszeitkonstanten τ, die kürzer werden, wenn die Motorgeschwindigkeit Ne größer wird. Dies ist so, weil die Flußgeschwindigkeit der Ansaugluft, die durch den Ansaugkanal hindurchtritt, um so schneller wird, je höher die Motorgeschwindigkeit Ne wird.

Als nächstes wird in Schritt S122 in Fig. 23 ein Prozeß wert des Kanalansaugluftflusses Qp pro Ansaugkanal, durch den folgenden Ausdruck berechnet, der auf der Motorgeschwindig keit Ne und dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa3 basiert:

Qp ← (Ne · MGa3)/K3 [mg/10 ms] (17)

wobei K3 eine Konstante ist, die von der Art des Motors ab hängt. In dem Falle eines Vier-Zylinder-Viertaktmotors ist K = 2 · 60 · 100, weil ein Berechnungsintervall 10 msec beträgt. Der Prozeßwert des Kanalansaugluftflusses Qp kann bei großer Last und großem Motorgeschwindigkeitsbereich, wie 6000 U/min oder mehr, konstant sein, da die Kraftstoffhaftung oft bei ge ringer Last und kleinem Motorgeschwindigkeitsbereich auf tritt.

Als nächstes wird im Schritt S123 in Fig. 23 eine Luft menge Ms, die einer konstanten Kraftstoffhaftung entspricht, unter Bezugnahme auf ein eindimensionales MAP mit einer In terpolationsberechnung, die auf dem Prozeßwert des Kanalan saugluftflusses Qp basiert eingestellt. Die Luftmenge Ms wird durch das Multiplizieren eines konstanten Kraftstoffhaftungs wertes Mx mit einem Soll-Kraftstoff-Luft-Verhältnis, wie 14.6, einem theoretischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis einge stellt. Wie in Fig. 24B gezeigt, wird die Luftmenge Ms schrittweise klein, wenn die Luftflußmenge Qp zunimmt, oder wenn der Motobetriebsbereich zu einer hohen Leistung und ho hen Motorgeschwindigkeit verschoben wird.

Danach wird im Schritt S124 die Luftmenge Mt, die einem Übergangskraftstoffhaftungsbetrag entspricht, der in dem vor hergehenden Berechnungszyklus eingestellt wurde, als eine frühere Luftmenge MtOLD eingestellt. Dann wird in Schritt S125 eine Luftmenge Ms, die einem konstanten Kraftstoffhaf tungswert in dem aktuellen Betriebsbereich entspricht mit einer früheren Luftmenge MtOLD in den folgenden Ausdruck ein gesetzt, um eine aktuelle Luftmenge Mt, die der Übergangs kraftstoffhaftung entspricht, zu berechnen.

Mt ← {Mt · (τ - 1) + Ms}/τ

Als nächstes wird im Schritt S126, basierend auf MtOLD und Mt, eine Luftmenge ΔMt, die einer Kraftstoffhaftung pro Takt eines Zylinders entspricht, durch den folgenden Ausdruck berechnet:

ΔMt ← (Mt - MtOLD) · T2/10[ms]

wobei T2 eine Periode bezeichnet, die für einen Takt eines Zylinders benötigt wird, oder eine Periode von zwei Umdrehun gen.

Wie oben beschrieben, wird dementsprechend der Luftan saugvorgang verzögert, um ihn an eine Verzögerung aufgrund der Kraftstoffhaftung in dem Ansaugkanal anzupassen, welche durch die Kraftstoffhaftungsmodellformel angenommen wird. Dementsprechend erreicht die vorliegende Erfindung ein Kraft stoffluftverhältnis, das gegenüber übergangsweisen Drehmo mentänderungen stabil ist und verbessert die Übergangsdrehmo mentcharakteristik und den Abgasausstoß, obwohl die Reaktion auf die Steuerung ein wenig langsam ist. Wie oben diskutiert, benutzt diese Erfindung die Kraftstoffhaftungsmodelformel als vorwärts gerichtete Formel in dem Luftansaugsystem. Deshalb wird eine anhaftende Kraftstoffmenge, die in den Zylinder hineinfließt größer als eine entsprechende Menge bezüglich der Ansaugluftmenge während der schnellen Änderung der Last von groß nach klein, wobei eine große Menge von Kraftstoff an der Wand des Ansaugkanals haftet, sogar wenn die Kraftstoff einspritzmenge auf null eingestellt wird.

In diesem Fall kann das herkömmliche rückwärtige Kraft stoffhaftungsmodell das Kraftstoff-Luft-Verhältnis nicht davor bewahren, überangereichert zu werden, weil es die Kraftstoff haftung ausschließt, indem es eine Kraftstoffmenge, die der Kraftstoffhaftung entspricht, zu einer Kraftstoffeinspritz menge addiert. Die Kraftstoffeinspritzung wird somit nur beim Minimalwert auf null eingestellt.

Andererseits kompensiert die vorliegende Erfindung die Kraftstoffhaftungsverzögerung in dem Luftansaugsystem. Eine Ansaugluftmenge wird somit so eingestellt, daß sie einer Kraftstoffmenge angepaßt wird, die an der Wand des Ansaugka nals haftet und dann in den Zylinder fließt. Dies resultiert in einer genauen Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Steuerung, auch in einer Übergangsperiode.

SCHRITT S19

Als nächstes wird im Schritt S19, der in Fig. 14 gezeigt ist, eine Subroutine zum Einstellen eines Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge für das Einstellen 21036 00070 552 001000280000000200012000285912092500040 0002019708388 00004 20917 des Drossel öffnungsgrades ausgeführt. Die Einzelheiten dieser Subroutine sind Fig. 25 gezeigt. Diese Subroutine berechnet einen Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa4 für das Ein stellen des Drosselöffnungsgrades. Die Menge MGa4 ist eine Ansaugluftmenge, die der Kraftstoffmenge entspricht, die in den Zylinder fließt.

In Schritt S131 der Fig. 25 wird eine Ansaugluftmenge ΔMt, die der Kraftstoffhaftung entspricht, von dem Soll-Pro zeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa3 für die Kraft stoffmengenberechnung subtrahiert. Durch die Subtraktion wird die Menge MGa4 als ein Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaug luftmenge, die einer Kraftstoffmenge entspricht, welche nach einer Zeit Δt in den Zylinder hineinfließt, berechnet (MGa4 ← MGa3 - ΔMt), und die Subroutine endet.

Diese Subroutine erklärt, daß: eine Kraftstoffeinspritz menge entsprechend der Beschleunigungsanforderung usw. zu nimmt, wobei dies aufgrund der Zunahme des Pedalweges θacc des Gaspedals erfolgt, wenn ΔMt ein positiver Wert ist (ΔMt < 0); der aktuelle Kraftstoffhaftungswert nimmt somit bezüglich des früher berechneten Kraftstoffhaftungswerts (10 msec zuvor) zu; und eine Kraftstoffmenge, die aktuell dem Zylinder zuge führt wird, ist kleiner als die Kraftstoffeinspritzmenge durch die Einspritzdüse 23. Deshalb berechnet die Subroutine in Fig. 25 MGa4 durch das Subtrahieren von ΔMt von MGa3, um einen Drosselöffnungsgrad einzustellen, der eine Ansaugluft menge zuläßt, welche an eine Kraftstoffmenge, die dem Zylin der zugeführt wird, angepaßt ist. Dies ergibt ein Kraftstoff- Luft-Verhältnis, welches einem Soll-Wert eines Übergangs kraftstoff-Luft-Verhältnisses entspricht und eine hohe Steu erbarkeit des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses.

Weiterhin erhöht ΔMt den oberen Grenzwert des Soll-Pro zeßwertes der Ansaugluftmenge MGamax, wenn ΔMt ein positiver Wert ist. Dies resultiert darin, daß die obere Grenze davor bewahrt wird, entsprechend ΔMt, unnötigerweise kleiner ge macht zu werden. Deshalb kann MGa4, d. h. ein Anzeigewert für die Einstellung des Drosselöffnungsgrades auf die Größe der erlaubten oberen Grenze eingestellt werden.

Andererseits wird die Ansaugluftmenge ΔMt, die der Kraftstoffhaftung entspricht, zu einem negativen Wert (ΔMt < 0), wenn die Drosselklappe 5a schnell geschlossen wird, da der Pedalweg θacc des Gaspedals abnimmt. In diesem Fall löst der negative Ansaugluftdruck den Kraftstoff, der auf der Wand des Ansaugkanals haftet, ab. Somit nimmt die aktuelle Kraft stoffhaftungsmenge, verglichen mit der zuvor berechneten Kraftstoffhaftungsmenge (10 msec zuvor), ab. Das bedeutet, daß die Kraftstoffmenge, die dem Zylinder zugeführt wird, größer ist, als diejenige, die von der Einspritzdüse 23 ein gespritzt wird. Durch das Subtrahieren eines negativen Wertes ΔMt von dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa3 für die Kraftstoffmengenberechnung, nimmt der Soll-Pro zeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa4 für das Einstellen des Drosselöffnungsgrades bezüglich MGa3 um ΔMt zu. Somit kann ein Drosselöffnungsgrad eingestellt werden, um eine An saugluftmenge zu erhalten, die an eine Kraftstoffmenge, wel che dem Zylinder beim Abbremsen zugeführt wird, angepaßt ist. Dies resultiert in einem Kraftstoff-Luft-Verhältnis, welches einem Soll-Wert des Übergangskraftstoff-Luft-Verhältnisses entspricht und einer guten Steuerbarkeit des Kraftstoff-Luft-Ver hältnisses.

Weiterhin erhöht ΔMt den unteren Grenzwert MGamin des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge. Dies resul tiert darin, daß die untere Grenze davor bewahrt wird, ent sprechend zu ΔMt unnötig vergrößert zu werden. Deshalb kann MGa4, d. h. ein Anzeigewert für das Einstellen des Drosselöff nungsgrades, auf die Größe der unteren Grenze eingestellt werden.

Die Ansaugluftmenge ΔMt, die einer Verzögerung aufgrund der Kraftstoffhaftung entspricht, nimmt zu (oder nimmt ab), wenn der Kraftstoff abnimmt (oder zunimmt), abhängig von der Änderung des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge MGa3 für die Kraftstoffberechnung. Somit wird der Bereich der Änderung des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge MGa4 für das Einstellen des Drosselöffnungsgrades kleiner als derjenige von MGa3. Deshalb ergibt MGa4 im Schritt S131 der Fig. 25 keinen zu hohen oder zu geringen Fluß. Somit gibt es keinen Bedarf für die Festlegung oberer und unterer Grenzen bei der Berechnung von MGa4 durch das Subtrahieren von ΔMt von MGa3.

SCHRITT S20

Als nächstes wird im Schritt S20, der in Fig. 14 gezeigt ist, eine Subroutine zum Einstellen eines Soll-Wertes des Drosselöffnungsgrades ausgeführt. Die Einzelheiten der Sub routine sind in Fig. 26 gezeigt. Diese Subroutine stellt einen Soll-Wert des Drosselöffnungsgrades Mθth unter Bezug nahme auf ein Drosselöffnungsgrad-MAP mit Interpolationsbe rechnungen, die auf dem Ansaugluftzuführverhältnis SGa und dem Motorgeschwindigkeitsanzeigewert MNe, die beide im Aus druck (13) gezeigt sind, ein.

Zuerst wird im Schritt S141 der Fig. 26 SGa durch den folgenden Ausdruck berechnet:

SGA ← {(Ga + MGa4)/2}/Gamax (13-1)

als nächstes wird im Schritt S142 MNe durch den folgenden Ausdruck berechnet:

MNe ← Ne + {(MGa4 - Ga)/(Ga + MGa4)} · K2 (13-2)

wobei K2 = 60V/(D · Δt)

Weiterhin wird im Schritt S143 Mθth unter Bezugnahme auf ein Drosselöffnungsgrad-MAP, das in Fig. 27 gezeigt ist, mit Interpolationsberechnungen, die auf SGa und MNe basieren, be rechnet, und die Subroutine endet.

Wie oben diskutiert, kann M≦h sogar im stationären Zu stand unter Bezugnahme auf das Drosselklappenöffnungsgrad-MAP eingestellt werden, weil der Ist-Prozeßwert der geladenen An saugluftmenge Ga und der Soll-Prozeßwert der geladenen An saugluftmenge MGa4 für das Einstellen des Drosselöffnungsgra des im stationären Zustand zueinander gleich werden.

Ein Ansaugluftverhältnis SGa im stationären Zustand wird durch den folgenden Ausdruck erhalten:

SGA = MGa4/Gamax (13-1′)

und der Motorgeschwindigkeitsanzeigewert MNe ist

MNe = Ne (13-2′)

Das Verhältnis SGa von MGa4 zu MGamax wird berechnet, um MGa4 zu normieren (SGa = MGa/Gamax). Basierend auf SGa und Ne, wird Mθth unter Bezugnahme auf das Drosselöffnungsgrad-MAP durch Interpolationsberechnung eingestellt. Und basierend auf Mθth, wird ein Drosselschieberantriebswert Dact als ein Steuerungswert für den Drosselöffnungsgrad für den Drossel schieber 20 eingestellt.

Deshalb gibt es keinen Bedarf ein zusätzliches Drossel öffnungsgrad-MAP für einen Übergangszustand zu erstellen. Wie in Fig. 27 gezeigt, wird das Drosselöffnungsgrad-MAP, das aus nicht äquivalenten Gittern im stationären Zustand besteht, auch im Übergangszustand benutzt, um Mθth einzustellen, wobei nur SGa und MNe geändert werden.

In dem Betriebsbereich, wo das Ansaugluftverhältnis SGa und die Motorgeschwindigkeit Ne groß sind, ändert sich der Drosselöffnungsgrad Mθth stark mit leichten Änderungen von SGa und Ne. Deshalb ist, wie in Fig. 27 gezeigt, das Drossel öffnungsgrad-MAP so erstellt, daß es solch einer Änderung in Mθth entspricht. Im einzelnen sind die Gitter von SGa und MNe in nicht äquivalente Intervalle geteilt. Weiterhin sind die Intervalle in dem Betriebsbereich, wo SGa und MNe beide groß sind, größer gewählt, so daß Mθth in Übereinstimmung mit SGa genau eingestellt wird. Weiterhin wird, basierend auf dem so mit eingestellten Mθth, der Drosselschieberbetätigungswert Dact genau eingestellt, um die Steuerbarkeit des Drosselöff nungsgrades zu verbessern.

Bei der Erfindung wird die Luftflußmenge mit einem brei ten dynamischen Bereich, die durch eine Drosselklappe hin durchtritt, nicht direkt durch das Einstellen von Mθth erhal ten. Vielmehr wird der Soll-Wert des Drosselöffnungsgrades Mθth sowohl im stationären wie auch im Übergangszustand unter Benutzung des MAPs eingestellt, basierend auf dem Ist-Prozeß wert der geladenen Ansaugluftmenge Ga pro Takt eines Zylin ders, dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa4 für das Einstellen des Drosselöffnungsgrades und der Motor geschwindigkeit Ne.

Der dynamische Bereich jeder geladenen Ansaugluftmenge wird somit 1/10 oder weniger bezüglich der Luftflußmenge Qth, die durch die Drosselklappe hindurchtritt. Weiterhin ist der dynamische Bereich der Motorgeschwindigkeit Ne während des Betriebs in dem Bereich zwischen dem Leerlauf und der maxima len Motorgeschwindigkeit, und extrem schmal, bezüglich von Qth.

Deshalb sind bei der vorliegenden Erfindung die dynami schen Bereiche der Variablen, die benutzt werden, um den Drosselschieberbetätigungswert Dact als den Steuerbetrag für den Drosselöffnungsgrad einzustellen, schmal. Dies ergibt eine genaue Drosselöffnungsgradsteuerung in dem gesamten Be triebsbereich ohne Überlast für den Computer.

Weiterhin wird eine sich selbst wiederherstellende Funk tion eines Drosselöffnungsgradfehlers erhalten, indem der Mo torgeschwindigkeitsanzeigewert MNe durch den Ausdruck (13-2) berechnet wird. Das heißt, es gibt einen Fall, wo der Wert MNe kleiner eingestellt wird, als ein Ist-Wert der Motorge schwindigkeit Ne, entsprechend dem Ausdruck (13-2). Dies passiert, wenn es einen Drosselöffnungsgradfehler gibt und der Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge Ga nicht gleich dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa4 für das Einstellen des Drosselöffnungsgrades ist, z. B. wenn Ga größer ist als MGa4.

Das Drosselöffnungsgrad-MAP im stationären Zustand spei chert die Soll-Werte der Drosselöffnungsgrade Mθth, die klei ner als die Motorgeschwindigkeitsanzeigewerte MNe sind, und kleiner werden, wenn Ga konstant ist. Der Drosselöffnungsgrad θth wird somit in der Schließrichtung gesteuert, wenn auf das Drosselöffnungsgrad-MAP, basierend auf MNe, Bezug genommen wird. Dies resultiert darin, daß Ga auf einen kleinen Wert eingestellt wird, um MGa4 zu folgen. Wenn Ga kleiner als MGa4, wird θth in der Schließrichtung gesteuert, um MGa4 zu folgen.

Im einzelnen ist die Konstante K2 in dem Ausdruck (13-2) K2 = 60V/(D · Δt). Somit ist K2 = 24 000 [U/min], wenn V/D = 4 und Δt = 1/100 [sec]. Ein ordentlicher Motor weicht um etwa 120 [U/min] ab, um sich auf das Drosselöffnungsgrad-MAP zu beziehen, wenn es eine Abweichung von 1% zwischen Ga und MGa4 gibt. Und je geringer die Motorgeschwindigkeit ist, um so größer ist der Drosselöffnungsgrad bei 120 [U/min] Abweichung aufgrund der Charakteristiken des Drosselöffnungsgrad-MAPs. Deshalb ist, je geringer die Motorgeschwindigkeit ist, bei der ein Drosselöffnungsgradfehler leicht auftritt, die Selbstwiederherstellung mit Bezug auf den Drosselöffnungs gradfehler umso stärker. In diesem Fall kann die Konstante K2 (= 24 000 [U/min]) als Fehlerrückkopplungsbetrag bei der Drosselöffnungsgradsteuerung betrachtet werden.

SCHRITT S21

Als nächstes wird in Schritt S21, der in Fig. 14 gezeigt ist, eine Subroutine für das Einstellen eines Drosselschie berbetätigungswertes ausgeführt. Die Einzelheiten dieser Sub routine sind in Fig. 28 gezeigt. Zuerst wird im Schritt S151 der Fig. 28 ein aktueller Öffnungsgrad θth gelesen, der, ba sierend auf einem Ausgabewert des Drosselöffnungsgradsensors 32 detektiert wird. Im Schritt S152 wird θth von dem Soll-Wert des Drosselöffnungsgrades Mθth subtrahiert, um eine Drosselöffnungsgraddifferenz Δθth (= Mθth - θth) zu berech nen.

Weiterhin wird im Schritt S153 ein Drosselschieberbetä tigungswert Dact unter Bezugnahme auf ein eindimensionales MAP mit einer Interpolationsberechnung oder einer Berechnung basierend auf Δθth eingestellt. Als nächstes wird im Schritt S154 der Wert Dact an den Drosselschieber 20, der mit der Drosselklappe 5a, verbunden ist, angelegt, und die Subroutine endet. Der Öffnungsgrad der Drosselklappe 52 wird so gesteu ert, daß der Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge Ga dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa4 für das Einstellen des Drosselöffnungsgrades folgt.

Wie in Fig. 29 gezeigt, wird, um MGa4 schrittweise in einem Übergangszustand, wo sich der Betriebsbereich ändert, zu variieren, der Drosselöffnungsgrad so geändert, daß er gemäß des Ladens der Luft in die Kammer über das Ziel hinaus schießt. Um den Drosselöffnungsgrad so schnell zu ändern, ist eine hohe Drosselklappenöffnungsgradsteuerbarkeit erforder lich. Dies kann durch die Subroutine erreicht werden, die in Fig. 28 gezeigt ist, wobei ein Hochgeschwindigkeitsdrossel schieber 20 vorhanden ist, durch welchen der Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge Ga dem Soll-Prozeßwert der ge ladenen Ansaugluftmenge MGa4 schnell folgt.

Als nächstes wird die Kraftstoffsystemsteuerung unter Bezugnahme auf die Fig. 30 und 31 erklärt. Wie in Fig. 10 gezeigt, gibt es eine Verzögerung in dem Kraftstoffsystem aufgrund der Kraftstoffhaftung an der Wand des Ansaugkanals. Diese Verzögerung wird durch die Synchronisierung in dem Luftansaugsystem jedoch rückgängig gemacht. Somit wird in der Einstellroutine für die Kraftstoffeinspritzmenge eine Kraft stoffeinspritzmenge eingestellt, die, basierend auf dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa3 für die Kraft stoffberechnung einem Soll-Wert des Kraftstoff-Luft-Verhält nisses angepaßt ist. Die Einstellroutine für die Kraftstoff einspritzmenge wird alle 10 msec ausgeführt.

In Schritt S161 der Fig. 30 wird MGa3 gelesen und im Schritt S162 wird eine Subroutine für die Einstellung der Totzeit ausgeführt, wie in Fig. 31 gezeigt. Die Subroutine synchronisiert das Kraftstoffsystem mit einer Verzögerung, die bei dem Drosselschieber 20 des Luftansaugsystems auf tritt. Ein steiler Übergang des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses im Übergangszustand, der aufgrund der Verzögerung, die durch die Bewegung des Drosselschiebers 20 auftritt, auftreten wür de, wird somit verhindert.

Wie in Fig. 31 gezeigt, werden die Soll-Prozeßwerte der geladenen Ansaugluftmengen MGa3, die in den Registern M1 bis M5 gespeichert sind, in den Schritten S171 bis S75 verscho ben.

Zuerst wird im Schritt S171 ein Soll-Prozeßwert der ge ladenen Ansaugluftmenge MGa3 für das Einstellen der Kraft stoffeinspritzmenge 50 msec früher eingestellt und in dem Re gister M5 gespeichert, dieser wird als der aktuelle Soll-Pro zeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa5 für das Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge eingestellt. Im Schritt S172 wird eine Ansaugluftmenge, die im Register M4 gespeichert ist, in das Register M5 verschoben, wobei dieselbe Operation in den Schritten S173 bis S175 ausgeführt wird. Im Schritt S176 wird jetzt MGa3 gelesen und in dem Register M1 gespei chert, und die Subroutine endet.

Dann geht das Verfahren zu Schritt S163 von Fig. 30 über, um eine Kraftstoffeinspritzmenge Gf einzustellen, die auf MGa5 mit Totzeitverarbeitung und dem Soll-Wert des Kraft stoff-Luft-Verhältnisses F/A {Gf ← Mga5 · (F/A)} basiert. Als nächstes wird im Schritt S164 eine Kraftstoffeinspritzpuls breite Ti, die äquivalent zu der Kraftstoffeinspritzmenge der Einspritzdüse 23 ist, basierend auf dem folgenden Ausdruck eingestellt:

Tip ← K_A/F · α · Gf/Ne + Ts

wobei K_A/F eine Kompensationskonstante für die Charakteristik der Einspritzdüse ist, α eine Rückkopplungskonstante für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis ist und Ts eine Spannungskompensa tionsbreite für das Kompensieren einer Nulleinspritzzeit der Einspritzdüse 23, basierend auf einer Klemmenspannung VB der Batterie 57 ist. Und die Subroutine endet.

Wie oben beschrieben, wird dem Kraftstoffsystem die Kraftstoffeinspritzpulsbreite Ti, basierend auf dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa5 für die Kraft stoffmengenberechnung, der durch ein Anforderungsdrehmoment und nicht aus dem Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmen ge Ga erhalten wird, eingestellt. Und in dem Luftansaugsystem wird der Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge MGa4 so eingestellt, daß er ein gewünschtes Kraftstoff-Luft-Ver hältnis aufweist, wobei dies auf einer Kraftstoffmenge ba siert, die zu dem Zylinder fließt. Somit wird ein Drosselöff nungsgrad eingestellt, bei dem Ga MGa4 folgt. Das heißt, die Kraftstoffmenge wird in dem gesamten Betriebsbereich primär gesteuert.

Deshalb kann ein Unglücksfall, wie eine schnelle Be schleunigung, vermieden werden, da eine Kraftstoffeinspritz menge eingestellt werden kann, die auf einem Anforderungs drehmoment basiert, ohne Bezug auf eine Luftflußmenge zu neh men, welche durch die Drosselklappe hindurchtritt, auch wenn diese nicht arbeitet.

Weiterhin werden eine Kraftstoffmenge und ein Drossel öffnungsgrad um eine geladene Ansaugluftmenge, die für die Kraftstoffmenge geeignet ist, zu haben, und ein vorher einge stelltes Kraftstoff-Luft-Verhältnis zu erhalten, gleichzeitig eingestellt. Dies ergibt eine hohe Steuerbarkeit des Kraft stoff-Luft-Verhältnisses auch in dem Übergangszustand.

Die Ausführungsform benutzt den Gaspedalweg θacc als Leistungsbedarfsanforderung des Fahrers. Diese Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt, sondern kann auch einen Betäti gungswert eines Drosselhebels als die Leistungsbedarfsanfor derung des Fahrers benutzen, wenn die Motorleistung geändert wird, indem der Drosselhebel manuell betätigt wird.

Weiterhin kann diese Erfindung auf eine automatische Be triebssteuerung angewandt werden, indem eine Beschleunigungs einrichtung mit einem elektrischen Steuergerät, das einen Mikrocomputer enthält, eingesetzt wird. In diesem Falle be schreibt der obige Begriff "Fahrer" sowohl einen Menschen als auch ein Steuergerät.

Wie oben offenbart, benutzt die vorliegende Erfindung eine geladene Ansaugluftmenge, die pro Ansaugtakt in einen Zylinder eingesaugt wird. Ein Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge wird, basierend auf der Leistungsbedarfsan forderung eines Fahrers eingestellt. Weiterhin wird ein maxi maler Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge bei voll ständig geöffnetem Drosselventil, basierend auf einem Ansaug rohrdruck auf einer stromaufwärts gelegenen Seite der Dros selklappe eingestellt. Es wird ein Verhältnis des Soll-Pro zeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge zu dem maximalen Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge berechnet, um den Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge zu normieren. Basierend auf der Motorgeschwindigkeit und dem normierten Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge wird ein Steu erungswert für den Drosselöffnungsgrad für einen Drossel schieber, der mit der Drosselklappe verbunden ist, einge stellt. Bei der Erfindung weisen die Variablen, die für das Einstellen des Drosselöffnungsgrades benutzt werden, einen schmalen dynamischen Bereich auf. Dies ergibt eine geringe Rechenlast, verglichen mit einer herkömmlichen Technik, die eine Ansaugluftflußmenge als eine Variable mit einem breiten dynamischen Bereich benutzt.

Deshalb kann ein herkömmlicher Computer in der Motor steuerungsvorrichtung der Erfindung benutzt werden, um einen Drosselöffnungsgrad entsprechend dem Soll-Prozeßwert der Ansaugluftmenge genau einzustellen.

Weiterhin wird ein Gaspedalweg als eine Leistungsbe darfsanforderung benutzt. Somit ist die Erfindung auf die Steuerung eines Kraftfahrzeugmotors anwendbar.

Weiterhin wird ein Drosselöffnungsgradsteuerungswert für einen Drosselschieber eingestellt, indem Bezug auf ein MAP genommen wird, das nicht äquivalente Intervalle der Gitter des normierten Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluft menge und der Motorgeschwindigkeit aufweist. Deshalb wird der Drosselöffnungsgrad in Abhängigkeit von den Parametern in ge eigneter Weise gesteuert.

Somit kann der Drosselöffnungsgradsteuerungswert für den Drosselschieber genau eingestellt werden, um eine hohe Steu erbarkeit des Drosselöffnungsgrades zu erreichen.

Claims

1. Motorsteuerungsvorrichtung zum Steuern eines Drossel klappenöffnungsgrades in Abhängigkeit von der Leistungsbe darfsanforderung des Fahrers, wobei der Motor wenigstens einen Zylinder, ein Ansaugrohr, das mit dem Zylinder verbun den ist, eine Drosselklappe, die in dem Ansaugrohr angeordnet ist, einen Drosselschieber zum Betätigen der Drosselklappe und ein Einspritzventil für die Versorgung des Motors mit Kraftstoff aufweist, wobei die Vorrichtung umfaßt:
Einrichtungen zum Einstellen eines Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge der Luft, die pro Ansaugtakt in den Zylinder eingesaugt wird, in Abhängigkeit von der Lei stungsbedarfsanforderung;
Einrichtungen zum Einstellen des maximalen Ist-Prozeß wertes der geladenen Ansaugluftmenge als dem Maximalwert des Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, die pro An saugtakt in den Zylinder eingesaugt wird, basierend auf einem Luftdruck, der auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Drosselklappe erzeugt wird;
Einrichtungen zum Normieren des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge durch das Berechnen eines Verhält nisses des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge zu dem maximalen Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluft menge;
Einrichtungen zum Einstellen des Drosselklappenöff nungsgrades, basierend auf dem normierten Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge und einer Motorgeschwindigkeit; und
Einrichtungen zum Ausgeben eines Signals für das Betä tigen der Drosselklappe an den Drosselschieber, so daß die Drosselklappe den Öffnungsgrad aufweist, der durch die Ein stelleinrichtung für den Drosselklappenöffnungsgrad einge stellt wurde.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin umfaßt:
Einrichtungen zum Einstellen einer Kraftstoffeinspritz menge, basierend auf dem Soll-Prozeßwert der geladenen An saugluftmenge; und
Einrichtungen für den Betrieb des Einspritzventils, so daß die Kraftstoffeinspritzmenge, die durch die Einstellein richtung für die Kraftstoffeinspritzmenge eingestellt wurde, dem Motor zugeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, die weiterhin Einrichtun gen zum Einstellen einer Luftmenge, welche einer Verzögerung aufgrund der Kraftstoffhaftung an der Innenwand eines Ansaug kanals des Motors während eines Taktes des Zylinders ent spricht, mittels eines Kompensationsmodells für die Verzöge rung durch die Kraftstoffhaftung, das auf der Motorgeschwin digkeit und dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge basiert, womit der Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluft menge kompensiert wird, indem die Luftmenge benutzt wird, die der Verzögerung entspricht, umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, die weiterhin umfaßt:
Einrichtungen zum Einstellen eines Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, die pro Ansaugtakt in den Zylinder eingesaugt wird, basierend auf dem Luftdruck, der auf der stromabwärts gelegenen Seite der Drosselklappe erzeugt wird; und
Einrichtungen zum Begrenzen des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, so daß der Soll-Prozeßwert der ge ladenen Ansaugluftmenge einen oberen Grenzwert, der basie rend auf dem Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge, der Motorgeschwindigkeit und einer vorher bestimmten maxima len Motorgeschwindigkeit eingestellt wird, nicht übersteigt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, die weiterhin umfaßt:
Einrichtungen zum Einstellen eines Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, die pro Ansaugtakt in den Zylinder eingesaugt wird, basierend auf einem Luftdruck, der auf der stromabwärts gelegenen Seite der Drosselklappe erzeugt wird; und
Einrichtungen zum Begrenzen dem Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, so daß der Soll-Prozeßwert der ge ladenen Ansaugluftmenge einen oberen Grenzwert, der basierend auf dem Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge, der Mo torgeschwindigkeit und einer vorher bestimmten maximalen Mo torgeschwindigkeit, eingestellt wird, nicht übersteigt, wobei die Luftmenge, die der Verzögerung entspricht, zu dem oberen Grenzwert hinzugerechnet wird, wenn die Luftmenge, die der Verzögerung entspricht ein positiver Wert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, die weiterhin umfaßt:
Einrichtungen zum Einstellen eines Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, die pro Ansaugtakt in den Zylinder eingesaugt wird, basierend auf einem Luftdruck, der auf der stromabwärts gelegenen Seite der Drosselklappe erzeugt wird; und
Einrichtungen zum Begrenzen des Sollprozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, so daß der Soll-Prozeßwert der ge ladenen Ansaugluftmenge nicht unter einen unteren Grenzwert absinkt, der basierend auf dem Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge und der Motorgeschwindigkeit eingestellt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, die weiterhin umfaßt:
Einrichtungen zum Einstellen eines Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, der pro Ansaugtakt in den Zylinder eingesaugt wird, basierend auf einem Luftdruck, der auf der stromabwärts gelegenen Seite der Drosselklappe erzeugt wird; und
Einrichtungen zum Begrenzen des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, so daß der Soll-Prozeßwert der ge ladenen Ansaugluftmenge nicht unter einen unteren Grenzwert absinkt, der basierend auf dem Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge und der Motorgeschwindigkeit eingestellt wird, wobei die Luftmenge, die der Verzögerung entspricht, zu dem unteren Grenzwert addiert wird, wenn die Luftmenge, die der Verzögerung entspricht, ein negativer Wert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, die weiterhin Einrichtun gen zum Ausführen eines Totzeitprozesses umfaßt, wobei die Totzeit einer Verzögerung bei der Betätigung der Drosselklap pe durch den Schieber in Abhängigkeit von dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge entspricht.

9. Motorsteuerungsvorrichtung zum Steuern eines Drossel klappenöffnungsgrades in Abhängigkeit von der Leistungsbe darfsanforderung eines Fahrers, wobei der Motor wenigstens einen Zylinder, ein Ansaugrohr, das mit dem Zylinder verbun den ist, eine Drosselklappe, die in dem Ansaugrohr angeordnet ist, einen Drosselschieber zum Betätigen der Drosselklappe und ein Einspritzventil für die Kraftstoffversorgung des Mo tors aufweist, wobei die Vorrichtung umfaßt:
Einrichtungen zum Einstellen eines Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, die pro Ansaugtakt in den Zy linder eingesaugt wird, in Abhängigkeit von der Leistungsbe darfsanforderung;
Einrichtungen zum Einstellen eines Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, die pro Ansaugtakt in den Zylinder eingesaugt wird, basierend auf einem Luftdruck, der auf der stromabwärts gelegenen Seite der Drosselklappe erzeugt wird;
Einrichtungen zum Berechnen eines Drosselklappenöff nungsgrades, der erforderlich ist, um den Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge an einen Ist-Prozeßwert der gela denen Ansaugluftmenge anzugleichen, der in dem Zylinder nach Ablauf eines Zeitraums von einer Minute gemessen wird, wobei die Berechnung unter Benutzung eines Rückwärts-Kammer-Modells (reverse chamber model) erfolgt, und wobei die Einrichtungen zumindest auf den Soll-Prozeßwert und den Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge reagieren; und
Einrichtungen für die Ausgabe eines Signals zum Betäti gen der Drosselklappe an den Drosselschieber, so daß die Drosselklappe den berechneten Öffnungsgrad aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, die weiterhin umfaßt:
Einrichtungen zum Einstellen einer Kraftstoffeinspritz menge basierend auf dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaug luftmenge; und
Einrichtungen für den Antrieb des Einspritzventils, so daß die Kraftstoffeinspritzmenge, die durch die Einstellein richtungen für die Kraftstoffeinspritzmenge eingestellt wur de, dem Motor zugeführt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, die weiterhin Einrichtun gen zum Einstellen einer Luftmenge, die einer Verzögerung aufgrund der Kraftstoffhaftung an der Innenwand eines Ansaug kanals des Motors während eines Taktes des Zylinders ent spricht, mittels eines Kompensationsmodells für die Verzöge rung durch die Kraftstoffhaftung, das auf der Motorgeschwin digkeit und dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge basiert, umfaßt, womit eine Kompensation des Soll-Prozeßwer tes der geladenen Ansaugluftmenge erfolgt, indem die Luft menge, die der Verzögerung entspricht, verwendet wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, die weiterhin Einrichtun gen zum Begrenzen des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaug luftmenge umfaßt, so daß der Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge einen oberen Grenzwert, der basierend auf dem Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge, der Motorge schwindigkeit und einer vorher bestimmten zuvor eingestellten maximalen Motorgeschwindigkeit eingestellt wird, nicht über steigt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, die weiterhin Einrichtun gen zum Begrenzen des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaug luftmenge umfaßt, so daß der Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge einen oberen Grenzwert, der basierend auf dem Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge, der Motorge schwindigkeit und einer vorher bestimmten maximalen Motorge schwindigkeit, eingestellt wird, nicht übersteigt, wobei die Luftmenge, die der Verzögerung entspricht, zu dem oberen Grenzwert hinzugerechnet wird, wenn die Luftmenge, die der Verzögerung entspricht ein positiver Wert ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, die weiterhin Einrichtun gen zum Begrenzen des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaug luftmenge umfaßt, so daß der Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge nicht unter einen unteren Grenzwert absinkt, der basierend auf dem Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaug luftmenge und der Motorgeschwindigkeit eingestellt wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, die weiterhin Einrichtun gen zum Begrenzen des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaug luftmenge umfaßt, so daß der Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge nicht unter einen unteren Grenzwert absinkt, der basierend auf dem Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaug luftmenge und der Motorgeschwindigkeit eingestellt wird, wobei die Luftmenge, die der Verzögerung entspricht, zu dem unteren Grenzwert addiert wird, wenn die Luftmenge, die der Verzögerung entspricht, ein negativer Wert ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 10, die weiterhin Einrichtun gen zum Ausführen eines Totzeitprozesses umfaßt, wobei die Totzeit einer Verzögerung bei der Betätigung der Drosselklap pe durch den Schieber in Abhängigkeit von dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge entspricht.

17. Motorsteuerungsvorrichtung zum Steuern eines Drossel klappenöffnungsgrades in Abhängigkeit von der Leistungsbe darfsanforderung des Fahrers, wobei der Motor wenigstens einen Zylinder, ein Ansaugrohr, das mit dem Zylinder verbun den ist, eine Drosselklappe, die in dem Ansaugrohr angeordnet ist, einen Drosselschieber zum Betätigen der Drosselklappe und ein Einspritzventil für die Kraftstoffversorgung des Mo tors aufweist, wobei die Vorrichtung umfaßt:
Einrichtungen zum Einstellen eines Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, die pro Ansaugtakt in den Zy linder eingesaugt wird, in Abhängigkeit von der Leistungsbe darfsanforderung;
Einrichtungen zum Einstellen eines Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, die pro Ansaugtakt in den Zylinder eingesaugt wird, basierend auf einem Luftdruck, der auf der stromabwärts gelegenen Seite der Drosselklappe erzeugt wird;
Einrichtungen zum Einstellen des maximalen Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge als dem Maximalwert eines Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, die pro An saugtakt in den Zylinder eingesaugt wird, basierend auf einem Luftdruck, der auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Drosselklappe erzeugt wird;
Einrichtungen zum Einstellen des Drosselklappenöff nungsgrades, basierend auf einem Ansaugluftverhältnis und einem Wert, der die Motorgeschwindigkeit anzeigt, wobei das Ansaugluftverhältnis das Verhältnis eines Mittelwertes des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge und des Ist-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge zu dem maximalen Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge ist, und wobei der Wert, der die Motorgeschwindigkeit anzeigt, durch das Hinzufügen einer Motorgeschwindigkeit und einer Zunahme oder einer Abnahme der Motorgeschwindigkeit basierend auf dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge und dem Ist-Wert der geladenen Ansaugluftmenge berechnet wird; und
Einrichtungen für die Ausgabe eines Signals zum Betäti gen der Drosselklappe an den Drosselschieber, so daß die Drosselklappe den Öffnungsgrad aufweist, der durch die Ein stelleinrichtungen für den Drosselklappenöffnungsgrad einge stellt wird.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, die weiterhin umfaßt:
Einrichtungen zum Einstellen einer Kraftstoffeinspritz menge, basierend auf dem Soll-Prozeßwert der geladenen An saugluftmenge; und
Einrichtungen für den Antrieb des Einspritzventils, so daß die Kraftstoffeinspritzmenge, die durch die Einstellein richtung für die Kraftstoffeinspritzmenge eingestellt wurde, dem Motor zugeführt wird.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, die weiterhin Einrichtun gen zum Einstellen einer Luftmenge umfaßt, welche eine Ver zögerung aufgrund der Kraftstoffhaftung an der Innenwand eines Ansaugkanals des Motors während eines Taktes des Zy linders entspricht, mittels eines Kompensationsmodells für die Verzögerung durch die Kraftstoffhaftung, das auf der Mo torgeschwindigkeit und dem Soll-Prozeßwert der geladenen An saugluftmenge basiert, womit der Soll-Prozeßwert der gelade nen Ansaugluftmenge kompensiert wird, indem die Luftmenge benutzt wird, die der Verzögerung entspricht.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18, die weiterhin aufweist:
Einrichtungen zum Begrenzen des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, so daß der Soll-Prozeßwert der ge ladenen Ansaugluftmenge einen oberen Grenzwert, der basierend auf dem Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge, der Mo torgeschwindigkeit und einer vorher bestimmten maximalen Mo torgeschwindigkeit eingestellt wird, nicht übersteigt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, die weiterhin aufweist:
Einrichtungen zum Begrenzen des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, so daß der Soll-Prozeßwert der ge ladenen Ansaugluftmenge einen oberen Grenzwert, der basierend auf dem Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge, der Mo torgeschwindigkeit und einer vorher bestimmten maximalen Mo torgeschwindigkeit, eingestellt wird, nicht übersteigt, wobei die Luftmenge, die der Verzögerung entspricht, zu dem oberen Grenzwert hinzugerechnet wird, wenn die Luftmenge, die der Verzögerung entspricht ein positiver Wert ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 18, die weiterhin aufweist:
Einrichtungen zum Begrenzen des Sollprozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, so daß der Soll-Prozeßwert der ge ladenen Ansaugluftmenge nicht unter einen unteren Grenzwert absinkt, der basierend auf dem Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge und der Motorgeschwindigkeit eingestellt wird.

23. Vorrichtung nach Anspruch 19, die weiterhin aufweist:
Einrichtungen zum Begrenzen des Soll-Prozeßwertes der geladenen Ansaugluftmenge, so daß der Soll-Prozeßwert der ge ladenen Ansaugluftmenge nicht unter einen unteren Grenzwert absinkt, der basierend auf dem Ist-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge und der Motorgeschwindigkeit eingestellt wird, wobei die Luftmenge, die der Verzögerung entspricht, zu dem unteren Grenzwert hinzugezählt wird, wenn die Luftmenge, die der Verzögerung entspricht, ein negativer Wert ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 18, die weiterhin Einrichtun gen zum Ausführen eines Totzeitprozesses umfaßt, wobei die Totzeit einer Verzögerung bei der Betätigung der Drosselklap pe durch den Schieber in Abhängigkeit von dem Soll-Prozeßwert der geladenen Ansaugluftmenge entspricht.