DE19729869C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Zündzeitpunktes eines fremdgezündeten Verbrennungsmotors - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Zündzeitpunktes eines fremdgezündeten VerbrennungsmotorsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung der Zündungsabstimmung eines Motors
und im besonderen auf eine Zünd-Zeitpunkt-Steuerung in Richtung auf eine minimale
Funkenvoreilung im Hinblick für das beste Drehmoment, bekannt als MBT, wie sie
zum Maximieren des Motor-Ausgangs-Drehmoments erforderlich ist.
Dreiwege-Katalysatoren, die im Abgassystem eines Automobilmotors eine Oxydation
und Reduktion von Kohlenwasserstoffen (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickstoff
oxiden (Nox) durchführen, konvertieren diese giftigen Substanzen am wirksamsten,
wenn das Luft-Brennstoffverhältnis der Brennstoffmischung, die dem Motor zugeführt
wird, mit einem stöchiometrischen Luft-Brennstoffverhältnis übereinstimmt.
Bei einem mit einem derartigen Katalysator ausgestatteten Motor wird das Luft-
Brennstoffverhältnis der Luft-Brennstoffmischung beispielsweise gesteuert mittels ei
ner elektronischen Steuereinheit. Die zeitliche Abstimmung der Zündung wird eben
falls in enger Beziehung mit der Steuerung des Luft-Brennstoffverhältnisses gesteuert.
Die Steuerung der Zündzeitpunkte wird allgemein durchgeführt basierend auf einer
Karte oder einem Kennfeld einer Basis-Zündungszeitabstimmung, bei der als Para
meter die Motorbelastung und die Motordrehzahl in einem Speicher der Steuereinheit
vorgespeichert sind.
Die tatsächliche Motorbelastung und die tatsächliche Motordrehzahl werden detektiert.
Diese Signale werden in der Steuereinheit eingegeben. Dann wird anhand der Mappe
bzw. des Kennfeldes nachgesehen, um die Basis-Zündungszeitabstimmung festzulegen.
In Übereinstimmung mit der Basis-Zündabstimmung erzeugt eine Zündkerze im
Motor einen Funken. Die Zündkerze ist mit einer Zündspule verbunden. Mit dem Fun
ken wird in einem Verbrennungsraum des Motors die Luft-Brennstoffmischung gezün
det, sobald ein Primärstrom, der in der Zündspule fließt, unterbrochen wird.
Die Basis-Zündzeitpunkt-Einstellung ist eingestellt in die Nachbarschaft einer mini
malen Funkenvoreilung für das beste Drehmoment, oder MBT. Dies ist erforderlich zur
Maximierung des Ausgangsdrehmoments des Motors im Hinblick auf die Verbesse
rung des Betriebsverhaltens unter Berücksichtigung der Brennstoffkosten.
Um die Präzision der Zündzeitpunkt-Steuerung zu verbessern, muß zunächst das
Kennfeld für die Basis-Zündabstimmung genau gesetzt werden für jeden Motor, was
die Durchführung vieler Anpassungsexperimente bedingt. Im besonderen variiert die
erforderliche Basis-Zündeinstellung in Magerverbrennungssystemen, in denen der
Motor bei einem gegenüber dem stöchiometrischen Luft-Brennstoffverhältnis mageren
Luft-Brennstoffverhältnis unter vorbestimmten Betriebskonditionen läuft. In diesem Fall
variiert die erforderliche Basis-Zündungseinstellung in einem Magerverbrennungsbe
reich und in einem Nichtmager-Verbrennungsbereich. Weiterhin variiert die erforderli
che Basis-Zündungsabstimmung auch bei Motoren, die mit einer Abgas-Re
zirkulationsvorrichtung (EGR) ausgestattet sind, und zwar in Abhängigkeit zum Status
der Abgas-Rezirkulation.
Wenn eine Vielzahl von Kennfeldern verwendet werden muß, um diesen Anforderun
gen zu genügen, dann nimmt die Anzahl der Abstimmungsexperimente in direkter
Proportion zur Anzahl der Kennfelder zu. Ferner wird auch die Kapazität der Speicher
zum Speichern der Kennfelder unzweckmäßig groß.
In JP-Tokkai Hei 2-245450, veröffentlicht 1990, ist in einem Motorzylinder ein Druck
sensor angeordnet. Ein Kennfeldwert der Basis-Zündungsabstimmung wird so korri
giert, daß ein Kurbelwellenwinkel mit einem Sollwert übereinstimmt, der die Steige
rungsrate des Zylinderdrucks maximiert. Auf diese Weise ist es möglich, eine hochpräzise
MBT Steuerung zu erzielen, ohne eine große Anzahl von Abstimmungsexpe
rimenten durchführen zu müssen.
Jedoch ist es in einer solchen Vorrichtung erforderlich, den Drucksensor in der
Verbrennungskammer unterzubringen. Dies erhöht die Herstellungskosten der Vor
richtung. Ferner ist die Lebensdauer des Drucksensors im Vergleich mit anderen Mo
torkomponenten sehr kurz.
Aus der US 4,624,229 ist ein Verfahren zur Steuerung eines fremdgesteuerten
Verbrennungsmotors bekannt, bei dem der Luftstrom für die Verbrennungsluft (EGR)
in Abhängigkeit von einem Druckverhältnis gesteuert wird. Dieses Druckverhältnis
wird gebildet aus dem aktuell gemessenen Druck im Verbrennungsraum zu einem
Druck bei einem vorbestimmten Drehwinkel der Kurbelwelle. Der erste Zündzeitpunkt
wird von einem Computer ermittelt, und zwar anhand eines von einem Drucksensor
ermittelten Signal. Anhand des Druckquotienten wird EGR und somit die Zusammen
setzung des Verbrennungsgases in dem Verbrennungsraum gesteuert. Auch bei die
sem Stand der Technik muss zumindest ein Drucksensor in den Verbrennungsraum
eingebracht werden.
Aus der DE 32 10 810 ist ein Verfahren zur Steuerung der Zusammensetzung des
Luft-Brennstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer bekannt, welches mit dem
Ziel durchgeführt wird, die Streuung eines Y-Wertes um einen vorbestimmten Wert in
nerhalb eines vorbestimmten Intervalles zu halten. Das vorbekannte Verfahren eignet
sich auch zur Steuerung des Zündzeitpunktes, wobei die Ausbreitungsgeschwindigkeit
der Flammenfront in der Verbrennungskammer durch Anpassen des Zündzeitpunktes
derart überwacht wird, dass die Flammenfront zu einem vorbestimmten Zeitpunkt eine
bestimmte Stelle innerhalb des Brennraumes erreicht. Bei diesem Stand der Technik
muss ein optischer Sensor in der Verbrennungskammer untergebracht werden, wel
cher störanfällig ist und durch welchen die Herstellungskosten erhöht werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein einfaches und
kostengünstiges Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Zündzeitpunktes
eines fremdgezündeten Verbrennungsmotors anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren gemäß
Anspruch 1 angegeben. Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfah
rens ergeben sich aus den abhängigen Verfahrensansprüchen 2 bis 5. Zur vorrich
tungsmäßigen Lösung der obigen Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung eine
Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 angegeben. Bevorzugte Weiterbil
dungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung geben die abhängigen Ansprüche 7 bis
20 an.
Weitere Einzelheiten und Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung
zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Zündcont
rollers,
Fig. 2 ein Flußdiagramm zum Beschreiben eines Prozesses zum Berech
nen einer Brennstoff-Einspritz-Pulsweite ausgeführt durch eine Steu
ereinheit gemäß der Erfindung,
Fig. 3 ein Flußdiagramme zum Beschreiben eines Prozesses zur Bestim
mung eines Kennfeldes eines Brennstoff-Luftverhältnisses Mdml, der
durch die Steuereinheit ausgeführt wird,
Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Beschreibung eines durch die Steuereinheit
durchgeführten Bestimmungsverfahrens für eine Magerkondition,
Fig. 5 ein Diagramm, das die Charakteristika eines Magerkennfelds zeigt,
gespeichert in der Steuereinheit,
Fig. 6 ein Diagramm, das die Charakteristika eines Nicht-Magerkennfeldes
zeigt, wie in der Steuereinheit gespeichert,
Fig. 7A, B Flußdiagramme zum Beschreiben eines Verfahrens zum Berechnen
eines Zündungs-Voreilungs-Wertes ADV, wie es von der Steuerein
heit durchgeführt wird,
Fig. 8 ein Diagramm über die Charakteristika eines Kennfeldes für den Ba
siswert DENS der Dichte unverbrannten Gases, gespeichert in der
Steuereinheit,
Fig. 9 ein Diagramm über die Charakteristika eines Laminarstrom-Flam
mengeschwindigkeits-Basiswerts FLML, wie in der Steuereinheit ge
speichert,
Fig. 10 ein Diagramm über die Charakteristika eines Drall-Steuerventil
koeffizienten SCADMP, wie in der Steuereinheit gespeichert,
Fig. 11 ein Diagramm über die Charakteristika eines Kennfelds für einen
Wassertemperatur-Korrektions-Koeffizienten TWHOS1 wie in der
Steuereinheit gespeichert,
Fig. 12 ein Diagramm über die Charakteristika eines Kennfeldes eines Was
sertemperatur-Korrektiionskoeffizienten TWHOS2, wie in der Steuer
einheit gespeichert,
Fig. 13 ein Diagramm über die Charakteristika eines Kennfeldes eines
Brennstoff-Luftverhältnis-Korrektions-Koeffizienten RMDHS1, wie in
der Steuereinheit gespeichert,
Fig. 14 ein Diagramm über die Charakteristika eines Kennfeldes eines
Bremmstoff-Luftverhältnis-Korrektions-Koeffizienten RMDHS2, wie in
der Steuereinheit gespeichert, und
Fig. 15 ein Diagramm, das Steuerresultate beschreibt, wie sie mit dem Zünd
zeitpunkt-Controller erreicht werden.
In Fig. 1 der Zeichnungen wird in einem Vierventil-Automobilmotor Einlaßluft von ei
nem Luftfilter 3 einem Zylinder 8 über eine Drosseleinheit 4, einen Sammler 5 eines
Einlaßluftverteilers 6, einem Einlaßluftkanal 20 und primären und sekundären Einlaß
ventilen 7 zugeführt. Der Motor 1 ist ein Vierzylinder-Viertaktmotor in einem Multipoint-
Einspritzsystem, das für jeden Zylinder getrennt die Brennstoff-Einspritzung vornimmt.
Die Brennstoff-Einspritzung ist eine sequentielle Einspritzung, wobei in jedem Zylinder
für je zwei Motorumdrehungen in Übereinstimmung mit der Zündfolge Brennstoff ein
gespritzt wird.
Der dem Motor 1 zugeführte Brennstoff wird von einem Brennstoff-Einspritzventil 9 zu
einem Motoreinlaßluft-Einlaß 20 eingespritzt, und zwar basierend auf einem Einspritz
pulssignal, das von der Steuereinheit 2 ausgegeben wird. Die Steuereinheit 2 gibt ein
Einspritz-Pulssignal ab, so daß eine Luft-Brennstoffmischung mit einem vorbestimm
ten Luft-Brennstoffverhältnis einem Zylinder 8 zugeführt wird. Die Luft-Brennstoffmi
schung, die durch die Brennstoff-Einspritzung hergestellt wird, wird mittels eines Fun
kens wenigstens einer Zündkerze 10 in dem Zylinder gezündet und verbrannt. Die
Zündkerze 10 erzeugt einen Funken aufgrund eines Stromes von einem Verteiler 32
unter Ansprechen auf ein Zündzeitpunktssignal, ausgegeben von der Steuereinheit 2.
Zum Steuern des Luft-Brennstoffverhältnisses und des Zündzeitpunktes werden von
einem Kurbelwellensensor 13 an die Steuereinheit 2 ein Ref-Signal und ein Einheiten-
Winkelsignal übermittelt. Das Ref-Signal wird für jeweils 180°-Drehwinkel in einem
Vierzylindermotor und für jeweils 120°-Drehwinkel in einem Sechszylindermotor abge
geben. Das Einheiten-Winkelsignal wird abgegeben mit I'Intervallen und jeweils dem
Ref-Signal als Ausgangspunkt.
Ferner werden an die Steuereinheit 2 von einem Luft-Mengenmesser 14 ein Einlaß
luftvolumensignal von einem Sauerstoffsensor 15 stromauf eines Katalysators 12, ein
Luft-Brennstoffverhältnissignal, von einem Wassertemperatursensor 16 ein Kühlwas
ser-Temperatursignal, und von einem Drosselklappensensor 17 ein Drosselöffnungs
signal übermittelt. Der O2-Sensor 15 gibt ein Signal ab, korrespondierend zu dem Luft-
Brennstoffverhältnis der Luft-Brennstoffmischung, die dem Zylinder 8 zugeführt wird,
basierend auf der Sauerstoffkonzentration des Abgases.
Die Steuereinheit 2 berechnet eine Einspritzpuls-Basisweite Tp einer Brennstoff-Ein
spritzmenge von einer Motordrehzahl N, und aufgrund des Einlaßluft-Volumens Q und
des Ref-Signals. Dabei wendet die Steuereinheit 2 eine Korrektur für eine Wandströ
mung während einer Beschleunigung oder einer Verzögerung oder beim Starten des
Motors an. Die Steuereinheit 2 hält ferner die Motorlaufstabilität während eines Kalt
startes aufrecht und wendet ferner eine Brennstoff-Korrektur an, unter Verwendung
einer Brennstoff-Luftverhältnis-Soll-Äquivalenzmenge TFBYAO, um bei einer hohen
Belastung die erforderliche Leistungsabgabe zu gewährleisten.
Die Steuereinheit 2 detektiert ferner den Fahrstatus des Fahrzeuges und wechselt
wahlweise zwischen einem Mager-Luft-Brennstoffverhältnis und einem stöchiometri
schen Luft-Brennstoffverhältnis hin und her, unter Berücksichtigung der Konditionen
basierend auf einem Schaltstufen-Positionssignal von einem Schaltpositionssensor
30, der eine Schaltposition aus einem Getriebe (nicht gezeigt), abtastet, und einem
Fahrzeuggeschwindigkeitssignal eines Fahrzeug-Geschwindigkeitssensors 19.
Ein Dreiwege-Katalysator, der NOx reduziert und HC, CO in dem Abgas oxidiert, ist
untergebracht in dem Gehäuse des Dreiwege-Katalysators 12. Der Dreiwege-
Katalysator konvertiert diese giftigen Substanzen mit maximaler Umwandlungs-
Wirkung, sobald das Fahrzeug bei dem stöchiometrischen Luft-Brennstoffverhältnis
betrieben wird. Bei Mager-Verbrennungskonditionen oxidiert der Zweiwege-Katalysa
tor HC und CO, wobei die Leistungsfähigkeit zum Reduzieren von N0x gering ist. Je
mehr sich jedoch das Luft-Brennstoffverhältnis in Richtung zu Mager verlagert, desto
weniger N0x wird produziert. Sobald das Luft-Brennstoffverhältnis eine bestimmte
Mager-Grenze überschreitet, nimmt die N0x-Produktion sogar auf dasselbe Niveau
ab, wie es dank des Dreiwege-Katalysators bei dem stöchiometrischen Luft-Brenn
stoffverhältnis vorliegt.
Die Brennstoff-Ausnutzung wird um so besser, je magerer das Luft-Brennstoffverhält
nis ist. Jedoch stellt die Steuereinheit 2 unter vorbestimmten Motorbetriebskonditio
nen, bei denen die Motorbelastung nicht so hoch ist, die Brennstoffluftverhältnis-Soll-
Äquivalenz-Menge TFBYAO auf einen Wert kleiner als 1,0, damit das Fahrzeug mit
einem mageren Luft-Brennstoffverhältnis fährt, während unter anderen Bedingungen
das Luft-Brennstoffverhältnis auf das stöchiometrische Luft-Brennstoffverhältnis durch
Einstellen von TFBYAO auf 1,0 gesteuert wird.
Es ist bekannt, daß zum wirkungsvollen Verbrennen der Luft-Brennstoffmischung bei
einem mageren Luft-Brennstoffverhältnis es besonders wirksam ist, in dem Zylinder 8
einen kraftvollen Drall zu erzeugen. Der Motor 1 weist deshalb in dem Einlaß-Luftver
teiler 6 ein Drall-Steuerventil 21 auf. Wenn das Drall-Steuerventil 21 geschlossen ist,
dann funktioniert dennoch ein Teil-Luftströmungsquerschnitt zum Beschleunigen der
Strömungsgeschwindigkeit der Einlaßluft und zum Führen des Luftstroms zum Primä
reinlaßventil 7.
Konsequenterweise wird, sobald das Drall-Steuerventil 21 arbeitet, in dem Zylinder 8
ein starker Drall geformt, wodurch die Flammenausbreitung in der dünnen Luft-
Brennstoffmischung verbessert wird. Das Drall-Steuerventil 21 wird geöffnet und ge
schlossen mittels eines Signales von der Steuereinheit 2 und über einen Drall-
Steuermagneten 22 und einen Aktuator oder Stellmotor, der auf einen negativen
Druck anspricht.
Sobald das Signal von der Steuereinheit 2 "AUS" ist, führt der Drall-Steuermagnet 22
stromauf eines Drosselventils 18 in eine Unterdruck-Arbeitskammer des Betätigers 23
atmosphärischen Druck ein, um das Drall-Steuerventil 21 zu öffnen. Ist hingegen das
Signal "EIN", dann führt der Magnet 22 einen Einlaß-Unterdruck aus dem Einlaß-
Verteiler 6 in die Unterdruck-Arbeitskammer ein, um das Drall-Steuerventil 21 zu
schließen.
Auf diese Weise ist das Drall-Steuerventil 21 im Leerlaufstatus nach dem Warmlaufen
des Motors und während magerer Verbrennungskonditionen geschlossen, während
es bei allen anderen Konditionen voll geöffnet gehalten wird.
Um die Brennstoffausnutzung zu verbessern bzw. den Brennstoffverbrauch zu verrin
gern, sobald der Motor unter Mager-Verbrennungskonditionen betrieben wird, müssen
Pumpverluste und Kühlungsverluste reduziert werden. Dieser Effekt wird weiter ver
bessert durch Ausführen einer Abgas-Rezirkulation (EGR), für welchen Zweck der
Motor 1 mit einem EGR-Ventil 25 in einem Kanal 24 ausgestattet ist, der den Abgas
kanal 11 und den Einlaßluft-Verteiler 6 verbindet. Das EGR-Ventil 25 ist ein Mem
branventil mit einer Unterdruckkammer, die durch einen Unterdruck in einer ausgegli
chenen Position gehalten ist, der in die Unterdruckkammer an der Membrane über einen
Unterdruckkanal 31 übertragen wird. Für die Ausgleichsposition der Membrane ist
auch eine Federbelastung einer Membranfeder verantwortlich, die das Ventil in Rich
tung auf eine Ventilschließstellung beaufschlagt.
Der Unterdruck in dem Unterdruckkanal 31 ist feedback-gesteuert über ein Rück
druck-Umwandel (BPT)-Ventil 26, derart, daß ein Abgasdruck P2 stromab einer Steu
eröffnung 27 in dem Kanal 24 konstant bleibt.
Mit andern Worten wird die Membrane des BPT-Ventils 26 in Richtung zum oberen
Teil des Diagramms und entgegengesetzt zur Kraft der Feder verschoben, sobald der
Abgasdruck P2 ansteigt. Das BPT-Ventil 26 läßt dann atmosphärischen Druck in den
Unterdruckkanal 31 ein. Wenn jedoch die Membrane nach oben gedrückt wird, dann
wird der Querschnitt des Durchgangs, durch welchem atmosphärischer Druck einge
führt wird, enger und die Menge der Luft, die in den Unterdruckkanal 31 gelangt,
nimmt konsequenterweise ab.
Daraus resultiert, daß der Unterdruck in der Unterdruck-Arbeitskammer des EGR-
Ventils 25 zunimmt, auch die Öffnungsweite des EGR-Ventils 26 zunimmt, und auch
die EGR-Strömungsrate im Kanal 24 erhöht wird. Dies führt zu dem Effekt, den An
stieg des Abgasdrucks P2 zu unterdrücken.
Aus diesem Grund ist eine EGR-Strömungsrage Qe, bei der der Abgasdruck P2 wirk
sam konstant gehalten wird, durch die folgende Gleichung gegeben:
Qe ∼ C . A . √P₁ - P₂ (1)
wobei P1 = Abgasdruckstrom auf der Steueröffnung 27,
A = Querschnittsfläche der Steueröffnung 27 als Strömungsweg, und
C = Strömungsraten-Koeffizient.
A = Querschnittsfläche der Steueröffnung 27 als Strömungsweg, und
C = Strömungsraten-Koeffizient.
Wenn das BPT-Ventil 26 aufgrund eines Anstieges des Abgasdruckes vollständig ge
schlossen ist, ist aufgrund des großen Unterdrucks in der Unterdruck-Arbeitskammer
das EGR-Ventil 25 voll geöffnet. In diesem Bereich ist die EGR-Strömungrate Qe be
stimmt durch den Strömungswiderstand der Steueröffnung 27 und des EGR-Ventils
25.
Der dem Unterdruckkanal 31 zugeführte Unterdruck wird über einen EGR-Magneten
28 gesteuert. Der EGR-Magnet 28 gehört zu einem Dreiwege-Wechselventil. Sobald
das Signal der Steuereinheit 2 "AUS" ist, wird stromauf des Drosselventils 18 atmo
sphärischer Druck in den Unterdruckkanal 31 eingeführt, und das EGR-Ventil 25
schließt. Ist dieses Signal hingegen "EIN", dann ist der Einlaßluft-verteilter 6 mit dem
Unterdruckkanal 31 verbunden, so daß in den Kanal 31 der Einlaß-Unterdruck einge
führt wird. In dem Motor 1 mit der vorerwähnten Ausbildung ist zum Verbessern der
Treibstoffausnutzung wünschenswert, eine minimale Funken-Voreilung für das beste
Drehmoment oder MBT anzuwenden, was das Drehmoment der Motorausgangswelle
maximiert, wobei diese minimale Voreilung für die Basis-Zündzeitpunktseinstellung
angewendet wird. Um einen Basis-Zündzeitpunkt korrespondierend mit einem MBT
unter Berücksichtigung der Motor-Last und der Motordrehzahl zu bestimmen, verwen
det die Erfindung eine computationale Gleichung basierend auf dem Einlaß-Luftvolu
men und einer Lade-Leistungsfähigkeit oder Ladewirkung abhängig von der Motor
drehzahl.
Ein Zündzeitpunkt-Berechungsprozeß, wie er von der Steuereinheit 2 durchgeführt
wird, wird nun unter Bezugnahme auf Flußdiagramme beschrieben. Da jedoch dieser
Prozeß einige Parameter nutzt, die in dem Luft-Brennstoffverhältnis-Steuerprozeß
angewendet werden, wird zunächst anhand der Fig. 2, 3 und 4 der Steuerprozeß für
das Luft-Brennstoffverhältnis beschrieben, wie er durch die Steuereinheit 2 durchge
führt wird. Alle Kennfelder und Tabellen in diesen Prozessen werden ausgewertet
oder betrachtet unter Verwendung einer Interpolations-Gleichung.
Das Flußdiagramm in Fig. 2 zeigt einen Prozeß der Berechnung einer Brennstoff-
Einspritzpulsweite.
Als erstes wird in einem Schritt S1 eine Luft-Brennstoffverhältnis-Soll-Äquivalenzmen
ge TFBYAO anhand der folgenden Gleichung berechnet:
TFBYAO = Dml + Ktw + Kas (2)
wobei Dml = Korrekturkoeffizient für das Brennstoff-Luftverhältnis,
Ktw = Steigerungskorrektur-Koeffizient für die Wassertemperatur, und
Kas = Steierungskorrektur-Koeffizient für eine Phase nach dem Anlau fen bzw. Warmlaufen.
Ktw = Steigerungskorrektur-Koeffizient für die Wassertemperatur, und
Kas = Steierungskorrektur-Koeffizient für eine Phase nach dem Anlau fen bzw. Warmlaufen.
Es ist dabei TFBAYO ein Wert, der sich an 1,0 orientiert, um das Luft-Brennstoffver
hältnis fetter oder magerer zu machen. Der Korrektur-Koeffizient Kas für eine Phase
nach dem Anlaufen nimmt mit einer konstanten Rate von einem Ausgangswert ab in
Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur Tw, so daß er schließlich Null erreicht.
Der Steigerungs-Korrektur-Koeffizient Ktw für die Wassertemperatur ist ein Wert ab
hängig von der Kühlwasser-Temperatur Tw.
Während eines Kaltstartes und wenn Dml = 1,00 ist, dann sind die Steigerungs-
Korrekturkoeffizienten Kas und Ktw beide positiv, und da TFBYAO größer ist als 1,0,
wird das Luft-Brennstoffverhältnis so gesteuert, daß es fetter wird. Zum Feststellen
des Korrektur-Koeffizienten Dml für das Brennstoff-Luftverhältnis, wird das Brennstoff-
Luftverhältnis Mdml nachgesehen in einem Kennfeld mit den Charakteristika der Fig.
5 oder 6. Sollte das Luft-Brennstoffverhältnis nicht verändert sein, wird Mdml ohne
Modifikation als der Brennstoff-Luftverhältnis-Korrekturkoeffizient Dml genommen. Hat
sich das Luft-Brennstoffverhältnis jedoch geändert, dann wird der Korrekturkoeffizient
Dml für das Brennstoff-Luftverhältnis gefunden im Rahmen einer vorbestimmten
Dämpfungsoperation. Die Wahl, entweder das Kennfeld von Fig. 5 oder das Kennfeld
von Fig. 6 zu verwenden, hängt davon ab, ob der Motor mit mageren Betriebsbedin
gungen läuft.
Der Bestimmungsprozeß für eine magere Laufkondition wird nachfolgend beschrie
ben unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme in den Fig. 3 und 4. Dieser Prozeß
wird ausgeführt als eine Hintergrund-Arbeit oder -routine.
Die Details, wie in einem Schritt S10 in Fig. 3 Mager-Konditionen bestimmt werden,
werden gezeigt in dem Flußdiagramm in Fig. 4. Sobald alle Bedingungen der Schritte
S20 bis S25 in Fig. 4 erfüllt sind, wird in einem Schritt S26 Magerbetrieb zugelassen.
Ist hingegen irgendeine der Bedingungen nicht erfüllt, wird in einem Schritt S27 der
Magerbetrieb verhindert. Jede dieser Bestimmungskriterien wird wie folgt beschrie
ben:
Schritt S20: O2-Sensor ist aktiviert,
Schritt S21: Motor-Warmlauf ist vervollständigt,
Schritt S22: Motorbelastung liegt innerhalb einer vorbestimmten Magerregion,
Schritt S23: Motordrehzahl befindet sich innerhalb einer vorbestimmten Ma gerregion,
Schritt S24: Schaltstufen ist zweite Stufe oder höher, und
Schritt S25: die Fahrzeuggeschwindigkeit liegt innerhalb eines vorbestimmten Bereichs.
Schritt S20: O2-Sensor ist aktiviert,
Schritt S21: Motor-Warmlauf ist vervollständigt,
Schritt S22: Motorbelastung liegt innerhalb einer vorbestimmten Magerregion,
Schritt S23: Motordrehzahl befindet sich innerhalb einer vorbestimmten Ma gerregion,
Schritt S24: Schaltstufen ist zweite Stufe oder höher, und
Schritt S25: die Fahrzeuggeschwindigkeit liegt innerhalb eines vorbestimmten Bereichs.
Dies sind die Konditionen, die zum Ausführen eines stabilen Magerbetriebs ohne Be
einträchtigung des Fahrverhaltens erforderlich sind. Die Motorbelastung wird im
Schritt S22 bestimmt und ist repräsentiert durch eine Brennstoff-Einspritzbasis-
Pulsweite Tp oder deren Durchschnittswert Avtp.
Nach der Bestimmung der Magerkonditionen in dem Prozeß in Fig. 4 kehrt die Routine
zum Schritt S11 in Fig. 3 zurück. Wurde keine Magerkondition erzielt, so wird ein
MDMLS-Kennfeld benutzt für das stöchiometrische Luft-Brennstoffverhältnis oder ein
fettes Luft-Brennstoffverhältnis, wie in Fig. 6 gezeigt, das in einem Schritt S12 ermittelt
wird, um das Brennstoff-Luftverhältnis Mdml zu finden.
Wenn Magerkonditionen zutreffend festgestellt wurden, wird in einem Schritt S13 in
einem MDMLL-Kennfeld für ein mageres Luft-Brennstoffverhältnis in Fig. 5 nachgese
hen, um das Brennstoff-Luftverhältnis Mdml zu finden. Diese Kennfelder sind bekannt
aus dem UK-Patent 22 77 609. Das Brennstoff-Luftverhältnis ist die Umkehrung des
Luft-Brennstoffverhältnisses, und die in diesen Kennfeldern gezeigten Werte sind
Relativwerte, sobald das stöchiometrische Luft-Brennstoffverhältnis 1,0 ist. Werte
größer als 1,0 zeigen eine Korrektur in Richtung fetter an, während Werte kleiner als
1,0 eine Korrektur zu magerer anzeigen. Die Flußdiagramme in den Fig. 3 und 4 sind
ebenfalls bekannt aus dem UK-Patent 22 77 609.
Nach der Berechnung von TFBYAO auf diese Weise kehrt die Routine zu dem Pro
zeß in Fig. 2 zurück. Das Ausgangssignal des Luftmengenmessers 14 im Schritt S2
wird umgewandelt in ein digitales Signal (beschriftet als A/D-Umwandlung in den
Flußdiagrammen), und eine Linearisierung wird durchgeführt, um eine Einlaßluft-
Mengenrate Q zu berechnen.
In einem Schritt S3 wird mit dieser Einlaßluft-Mengenrate Q und der Motordrehzahl N
eine Einspritzpuls-Basisweite Tp [ms] gefunden, korrespondierend mit dem stöchio
metrischen Luft-Brennstoffverhältnis, und zwar durch die Gleichung
Tp = K . Q/N. K ist eine Konstante. Das Verfahren zum Berechnen der Einspritzpuls-
Basisweite Tp ist beispielsweise bekannt aus US-A-5 529 043.
In einem Schritt S4 wird eine Zylinder-Luftvolumen-Äquivalenz-Einspritzpulsweite Avtp
[ms] berechnet, wobei Tp durch die folgende Gleichung (3) durchschnittlich gewichtet
ist:
Avtp = Tp . Fload + Avtp-1 . (1 - Fload) (3)
wobei Fload = gewichteter Durchschnittskoeffizient, und
Avtp-1 = der Wert von Avtp bei der unmittelbar vorhergehenden Ge legenheit.
Avtp-1 = der Wert von Avtp bei der unmittelbar vorhergehenden Ge legenheit.
Wenn das Drosselventil 18 plötzlich öffnet, dann nimmt die Luft-Strömungsrate der in
den Zylinder 8 strömenden Luft mit einer Verzögerung erster Ordnung zu, basierend
auf der Leistungsfähigkeit des Einlaßkanals relativ zur Variation des Ausgangssignals
des Luftmengen- oder Luftströmungsmessers 14. In diesem Fall, sobald die Brenn
stoffmenge korrespondierend zur Strömungsrate wie durch den Luftmengenmesser
14 detektiert, vom Brennstoff-Einspritzventil 9 eingespritzt wird, dann ist das Luft-
Brennstoffverhältnis belastet in Richtung auf "fett" aufgrund der Verzögerung bei der
Steigerung der Luftströmungsrate. Um diese Belastung in Richtung "fett" zu vermei
den, wird die in den Zylinder strömende Luft-Brennstoffmischung wirksam gesteuert
zum stöchiometrischen Luft-Brennstoffverhältnis sogar unter diesen Übergangskondi
tionen durch Anwendung eines gewichteten Durchschnittswertes der Einspritzpulsba
sisweite Tp. Die Gleichung (3) ist beispielsweise bekannt aus US-A 5 265 581.
Der gewichtete Durchschnittskoeffizient Fload der Gleichung (3) wird gefunden durch
Bezugnahme auf ein vorbestimmtes Kennfeld von dem Produkt N . Vcyl der Motor
drehzahl N und der Lade-Kapazität Vcyl des Zylinders 8, sowie der gesamten Strö
mungsweg-Querschnittsfläche Aa. Diese gesamte Strömungsweg-Querschnittsfläche
Aa wird erhalten durch Addieren der Strömungsweg-Querschnittsfläche eines Leer
lauf-Einstellventils, eines Luftreglers, oder dgl., über welchen zum Zylinder 8 strömen
de Luft das Drosselventil 17 umgeht, zu der Strömungsweg-Querschnittsfläche des
Drosselventils 17.
In einem Schritt S5 wird dem Brennstoff-Einspritzventil 9 gemäß der Gleichung (4) ei
ne Brennstoff-Einspritzpulsweite Ti [ms] zugeführt:
Ti = (Avtp + Kathos) . TFBYAO . α . 2 + Ts (4)
wobei Kathos = die Übergangskorrekturmenge,
α = Korrekturkoeffizient für eine Luft-Brennstoffverhältnis-Rück führung, und
Ts = eine ineffektuale Puls-Weite.
α = Korrekturkoeffizient für eine Luft-Brennstoffverhältnis-Rück führung, und
Ts = eine ineffektuale Puls-Weite.
Die Übergangs-Korrekturmenge Kathos ist ein Wert, der die Wandströmungskorrektur
berücksichtigt.
Der Rückführ-Korrekturkoeffizient α für das Luft-Brennstoffverhältnis ist ein Wert be
rechnet auf der Basis des Ausgangssignals des O2-Sensors 15, derart, daß das Luft-
Brennstoffverhältnis innerhalb eines Fensters liegt, das das stöchiometrische Luft-
Brennstoffverhältnis als Zentrum hat. In anderen Fällen als dem Fall, bei dem die Luft-
Brennstoffverhältnis-Äquivalenz-Sollmenge TFBYAO 1,0 ist, d. h., sobald der Motor
absichtlich mit einer fetten oder mageren Luft-Brennstoffmischung betrieben wird, wird
der Rückführ-Korrekturkoeffizient α für das Luft-Brennstoffverhältnis an einem fixier
ten Wert festgeklammert, so daß das Luft-Brennstoffverhältnis nicht rückführungsab
hängig korrigiert wird. Die ineffektuale Puls-Weite Ts ist ein Wert zum Kompensieren
der operativen Verzögerung, die auftritt, zwischen dem Zeitpunkt, an dem das Ein
spritzventil 9 ein Einspritzsignal erhält, und dem Zeitpunkt, an dem das Ventil tatsäch
lich öffnet.
Die Gleichung (4) setzt eine sequentielle Einspritzung voraus, d. h., es wird ange
nommen, daß eine Einspritzung in jeden Zylinder für jeweils zwei Motorumdrehungen
in einem Viertaktmotor durchgeführt wird. Insgesamt zwei Einspritzungen werden
während jeder Motorumdrehung in einem Vierzylindermotor ausgeführt.
Die Brennstoffeinspritz-Pulsweite Ti drückt die Einspritzmenge für eine Motorumdre
hung aus. Der Koeffizient "2" in der Gleichung korrespondiert mit einer Einspritzmen
ge für zwei Einspritzungen.
Als nächstes wird in den Schritten S6 und S7 bestimmt, ob Brennstoff-Eingrenzungs
konditionen eingehalten sind oder nicht. Sind die Brennstoff-Eingrenzungskonditionen
gehalten, dann wird die ineffektuale Pulsweite Ts in einem Ausgangsregister in einem
Schritt S9 gespeichert. Andernfalls wird die in der Gleichung (4) berechnete Brenn
stoff-Einspritz-Pulsweite Ti in dem Ausgangsregister in einem Schritt S8 gespeichert.
Demzufolge findet die Brennstoffeinspritzung mit einer vorbestimmten zeitlichen Ab
stimmung korrespondierend zur Ausgabe des Ref-Signals statt.
Das Einspritz-Pulssignal wird ausgegeben durch eine Unterbrecher-Verarbeitung un
ter Verwendung des Ref-Signaleingangs als ein Auslösesignal. Das Brennstoff-
Einspritzventil 9 in jedem Zylinder öffnet demzufolge für eine Zeitperiode Ti mit der
vorbestimmten Abstimmung.
Nachfolgend wird der Zündungs-Steuerprozeß beschrieben, wie er durch die Steuer
einheit 2 durchgeführt wird.
Die Flußdiagramme der Fig. 7A und 7B zeigen Prozesse zum Berechnen eines Zün
dungs-Voreilungswertes (Zünd-Vorverstellung), der korrespondiert mit dem Zündzeit
punkt repräsentiert durch den Kurbelwellenwinkel relativ zum oberen Totpunkt (TDC)
des Zylinders bzw. des Kolbens im Zylinder.
Dieser Prozeß wird durchgeführt innerhalb eines Zeitintervalls von 10 ms. Die Einhei
ten "BTDC-Grade" des Zünd-Voreilungswertes ADV indizieren den Kurbelwellenwin
kel bis zum oberen Totpunkt (TDC), d. h., die Anzahl der Grade vor TDC.
In einem Schritt S31 wird eine Ladewirkung bzw. eine Ladeleistungsfähigkeit ITAC be
rechnet durch die nachfolgende Gleichung (5) unter Verwendung der Zylinder-Luft
volumen-Äquivalenz-Einspritz-Pulsweite Avtp, die im Schritt S4 in Fig. 2 erhalten wor
den ist:
wobei Avtp100 ein fixer Wert von Avtp korrespondierend zu einer
100%igen Ladewirkung ist.
In einem Schritt S32 wird ein Brennstoff-Gewicht-Äquivalenz-Koeffizient FUELG be
rechnet durch die folgende Gleichung (6) unter Verwendung der im Schritt S1 in Fig. 2
erhaltenen Brennstoff-Luft-Äquivalenz-Sollmenge TFBYAO:
Wie aus dieser Gleichung ersichtlich ist, ist dieser Wert FUELG = 1,0/14,5 beim stöchio
metrischen Luft-Brennstoffverhältnis, und ist ein kleinerer Wert unter mageren Ver
brennungskonditionen.
In einem Schritt S33 wird eine Frischluftproportion ITAN gefunden durch Nachsehen
in einer vorbestimmten Mappe oder einem Kennfeld für die Ladewirksamkeit ITAC
und die Motordrehzahl N. Die Frischluftproportion ITAN ist ein Wert, der zeigt, welche
Proportion vorliegt zwischen einem Gewicht GAIR frischer Luft, die neu eingeführt wur
de in den Motor, relativ zu der Summe des Gewichtes GAIR der Frischluft und eines
Gewichts GREG von Restgas im Zylinder.
Ähnlich wird in einem Schritt S34 in einer Tabelle mit den Charakteristiken von Fig. 8
über die Ladewirkung ITAC nachgesehen, um einen Basiswert DENS für die Dichte
unverbrannten Gases zu berechnen.
In einem Schritt S35 wird in einem Kennfeld in Fig. 9 zur Ladewirkung ITAC und der
Motordrehzahl N nachgesehen, um einen Laminarstrom-Flammengeschwindigkeits-
Basiswert FLML zu finden. Der Laminarstrom-Flammengeschwindigkeits-Basiswert
FLML ist eine Flammenausbreitungsgeschwindigkeit unter der Annahme, daß das
Gas sich nicht bewegt und keine Turbulenzen hat.
Der Basiswert DENS der Dichte unverbrannten Gases nimmt zu, je größer der Wert
der Ladewirkung ITAC, wie in Fig. 8 gezeigt, ist. Sofern die Motordrehzahl N wie in
Fig. 9 gezeigt konstant ist, nimmt der Laminarstrom-Flammengeschwindigkeitsbasis
wert FLML mit höherer Ladewirkung ITAC zu, ist hingegen ITAC konstant, nimmt der
Wert FLML zu mit steigender Motordrehzahl N.
In einem Schritt S36 wird in einer Tabelle mit den Charakteristika der Fig. 10 nachge
sehen, wobei die Charakteristika auf der Öffnung des Drall-Steuerventils 21 basieren
und gefunden sind durch die Signalausgabe der Steuereinheit 2 an den Drall-
Steuermagneten 22, und wird ein Drall-Steuerventilöffnungskoeffizient SCADMP be
rechnet.
In einem Schritt S37 wird ein Drall-Korrekturkoeffizient SCVTF durch folgende Glei
chung (7) berechnet:
SCVTF = SCADMP . SCVK + 1,0 (7)
SCVTF = SCADMP . SCVK + 1,0 (7)
wobei SCVK = Abstimmungskoeffizient.
Der Drall-Korrekturkoeffizient drückt die Rate aus, bei der das Drall-Steuerventil 21
die Flammengeschwindigkeit beschleunigt. Dieser Wert ist bestimmt durch die Öff
nung des Drall-Steuerventils 21. Daher ist, wie in Fig. 10 gezeigt und sobald das Drall-
Steuerventil 21 voll geschlossen ist, dieser Wert 1. Ist hingegen das Drall-Steuerventil
21 voll geöffnet, dann wird dieser Wert Null. Dieser Wert variiert linear zwischen die
sen beiden Extremen und in Abhängigkeit von der Öffnungsweite des Drall-Steuer
ventils 21. Der Abstimmungs-Koeffizient SCVK der Gleichung (7) ist ein konstanter
Wert. Da er jedoch unterschiedlich ist, in Abhängigkeit von der Form des Einlasses
20, wird er unabhängig für jeden Motor eingestellt.
In einem Schritt S38 werden die Wassertemperatur-Korrekturkoeffizienten TWHOS1
und TWHOS2 gefunden durch Nachsehen in Tabellen mit den Charakteristika gezeigt
in den Fig. 11 und 2 für die Kühlwassertemperatur Tw. In einem Schritt S39 werden
die Brennstoff-Luftverhältnis-Korrekturkoeffizienten RMDHS1 und RMDHS2 gefunden
durch Nachsehen in Tabellen mit den Charakteristiken in den Fig. 13 und 14 zu der
Brennstoff-Luftverhältnis-Soll-Äquivalenzmenge TFBYAO.
In einem Schritt S40 in Fig. 7B wird in einer vorbestimmten Mappe oder einem Kenn
feld nachgesehen, um eine gesetzte EGR-Rate RATEGR von der Ladewirkung ITAC
oder eine Volumenströmungsrate Qh0 für durch das Drosselventil 17 strömende Luft
und die Motordrehzahl N zu finden. Die gesetzte EGR-Rate RATEGR ist ein Wert, der
durch die folgende Gleichung definierbar ist. Jedoch kann in einer EGR-Vorrichtung,
die ein Abgasdruck-Steuersystem benutzt, bei dem durch den Abgasdruck ein EGR-
Unterdruck gesteuert wird, dieser Wert wie folgt vorab gesetzt werden:
RATEGR = EGR-Gas-Strömungsrate/(Frischluft-Strömungsrate + EGR-Gasströmungsrate)
In einem Schritt S41 wird ein modifizierter EGR-Wert EGRC berechnet durch die fol
gende Gleichung (8):
EGRC = RATEGR . Korrekturkoeffizient (8)
Der Korrektur-Koeffizient der Gleichung (8) ist ein konstanter Wert, der eine Diskre
panz zwischen der echten EGR-Rate und der eingestellten EGR-Rate RATEGR zeigt.
Dieser Wert kann verschieden sein in Abhängigkeit vom Motor und der EGR-Vorrich
tung.
In einem Schritt S42 wird eine Gewichts-Koeffizient MASSC für das Gas in dem Zylin
der berechnet mit der folgenden Gleichung (9):
EGRC, FUELG und
an der rechten Seite der Gleichung (9) berücksichtigen
beide den Effekt der EGR, des Luft-Brennstoffverhältnisses und des Restgases auf
das Gewicht des Gases im Zylinder.
Die Gleichung (9) ist abgeleitet wie folgt.
Unter Berücksichtigung von EGR-Gas und des Restgases im Zylinder wird das Ge
samtgewicht Gcyl des Gases im Zylinder ausgedrückt durch folgende Gleichung (9A):
Gcyl = GAIR + GEGR + GFUEL + GREG (9A)
wobei GAIR = das Gewicht der neuen Luft,
GEGR = das Gewicht des EGR-Gases,
GFUEL = das Gewicht des Brennstoffs, und
GREG = das Gewicht des Restgases.
GEGR = das Gewicht des EGR-Gases,
GFUEL = das Gewicht des Brennstoffs, und
GREG = das Gewicht des Restgases.
Hierbei sind die Gewichte in der Gleichung (9A) ausgedrückt durch die folgenden
Gleichungen (9B) bis (9E).
GAIR = p0 . Vcyl.ITAC (9B)
wobei p0 = normale Luftdichte, und
Vcyl = Hubvolumen des Zylinders.
Vcyl = Hubvolumen des Zylinders.
GEGR = GAIR . EGRC (9C)
GFUEL = GAIR . FUELG (9D)
Durch Substituieren der Gleichungen (9B) bis (9E) in der Gleichung (9A) wird die fol
gende Gleichung (9F) erreicht:
Wenn in der Gleichung (9F) gesetzt wird:
A1 = p0 . Vcyl (konstanter Wert) (9G)
dann kann die Gleichung (9F) geschrieben werden als Gcyl = A1 . MASSC. Die Glei
chung (9) ist äquivalent zur vorerwähnten Gleichung (9H), d. h., MASSC drückt das
Verhältnis des Gasgewichtes Gcyl im Zylinder gegenüber einem Luftgewicht A1 des
selben Volumens im normalen Status aus.
A1 in der Gleichung (9G) repräsentiert das Luftgewicht in dem Zylinder, sofern ITAC =
100%. Dieser Wert ist eine Konstante bestimmt durch die Spezifikation des Zylinders.
Als nächstes wird in einem Schritt S43 die Flammengeschwindigkeit FLV durch die
Gleichung (10) berechnet:
FLV = FLML . RMDHS2 . TWHOS2 . (1 - A2 . EGR0) + FLMT . SCVTF . A3 (10)
wobei A2 = Korrekturkoeffizient für die Flammengeschwindigkeit,
A3 = Korrekturkoeffizient für die Flammengeschwindigkeit,
EGR0 = Korrekturkoeffizient für EGR, und
FLMT = Basiswert der Flammengeschwindigkeit für eine turbu lente Strömung (fixer Wert).
A3 = Korrekturkoeffizient für die Flammengeschwindigkeit,
EGR0 = Korrekturkoeffizient für EGR, und
FLMT = Basiswert der Flammengeschwindigkeit für eine turbu lente Strömung (fixer Wert).
Der erste Term an der rechten Seite der Gleichung (10) ist die Flammengeschwindig
keit in Abwesenheit von Drall. Der zweite Term auf der rechten Seite zeigt die Verbes
serung der Flammengeschwindigkeit infolge eines Dralles.
In dem ersten Term auf der rechten Seite zeigt RMDHS2 den Effekt des Luft-Brenn
stoffverhältnisses auf die Laminar-Strom-Flammengeschwindigkeit (Brennstoff-
Luftverhältnis-Soll-Äquivalenzmenge TFBYAO). TWHOS2 zeigt den Effekt der Kühl
wassertemperatur Tw auf die Laminar-Strom-Flammengeschwindigkeit. Der Basiswert
FLML der Laminar-Strom-Flammengeschwindigkeit ist ein Wert, der eingestellt ist
unter der Annahme, daß das Luft-Brennstoffverhältnis der Luft-Brennstoffmischung
das stöchiometrische Luft-Brennstoffverhältnis ist, d. h., TFBYAO = 1,0 und daß der
Motor ausreichend aufgewärmt ist, d. h., daß die Kühlwassertemperatur bereits 60°C
oder mehr beträgt. Jedoch ist sogar nach einer Vervollständigung der Aufwärmung
des Motors die Flammengeschwindigkeit verzögert, wenn das Luft-
Brennstoffverhältnis nicht das stöchiometrische Luft-Brennstoffverhältnis ist. Dies
wurde auf experimentellem Weg durch die Erfinder bestätigt. Weiterhin ist dann, so
gar wenn das Luft-Brennstoffverhältnis das stöchiometrische Luft-Brennstoffverhältnis
ist, die Flammengeschwindigkeit etwas verzögert, solange der Motor nicht vollständig
aufgewärmt ist.
Deshalb wird die Flammengeschwindigkeit höher geschätzt als sie tatsächlich ist, so
fern FLML verwendet wird ohne Modifikation, wenn das Luft-Brennstoffverhältnis nicht
das stöchiometrische Luft-Brennstoffverhältnis ist oder ehe die Aufwärmphase des
Motors nicht abgeschlossen ist.
Für diesen Zweck wird FLML durch RMDHS2 und wie in Fig. 14 gezeigt, auf einen
kleineren Wert korrigiert, solange das Luft-Brennstoffverhältnis nicht das stöchiometri
sche Luft-Brennstoffverhältnis ist. Ehe der Motor nicht komplett aufgewärmt ist, wird
die stratifizierte Strom-Flammengeschwindigkeit mit hoher Präzision berechnet durch
Korrigieren von FLML auf einen kleineren Wert mittels TWHOS2 und wie in Fig. 13
gezeigt.
Mittels der vorerwähnten Vorgangsweise kann der Zündzeitpunkt eingehalten werden
bei MBT.
Der Korrekturkoeffizient EGR0 für die EGR, der der erste Term auf der rechten Seite
der Gleichung (10) ist, stellt einen Wert dar, der erforderlich ist, sofern EGR durchge
führt wird. Er wird berechnet aus der eingestellten EGR-Rate und der Frischluftpro
portion ITAN. Da die Flammengeschwindigkeit während EGR langsamer ist als im
Falle der Absperrung von EGR, wird er durch EGR0 zu einem kleineren Wert korri
giert. Der Koeffizient A2 ist ein konstanter Wert eingestellt für jeden Motor.
FLMT ist ein fixierter Wert bestimmt durch Ausführen eines Fischhaken-Experiments bei
der Wahl des Zündzeitpunktes bei voll geschlossenem Drall-Steuerventil 21. Bei diesem
Fischhaken-Experiment wird für eine konstante Motordrehzahl und eine konstante Dros
selöffnungstellung der Zündzeitpunkt verstellt, um den Punkt zu finden, bei dem das
maximale Drehmoment erzeugt wird, um einen optimalen Zündzeitpunkt zu finden
(MBT). Wenn FLMT ohne Modifikation verwendet wird, sobald das Drall-Steuerventil 21
in der voll geöffneten Position oder in einer Zwischenöffnungsposition steht und noch
nicht voll geöffnet ist, wird geschätzt, daß die Erhöhung der Flammengeschwindigkeit
aufgrund des Dralles größer ist, als sie tatsächlich ist, so daß der Zündzeitpunkt nicht
MBT ist. Deshalb wird, wie in Fig. 10 gezeigt, in einer Zwischenöffnungsstellung des
Drall-Steuerventils 21 FLMT auf einen kleineren Wert korrigiert mittels eines Drallkorrek
turkoeffizienten SCVTF. Die Erhöhung der Flammengeschwindigkeit aufgrund des Dral
les bei einer Zwischenöffnungsstellung des Drall-Steuerventils 21 kann deshalb mit guter
Präzision ausgerechnet werden.
Der Parameter A3 ist ein Wert, der direkt proportional der Motordrehzahl N ist.
In einem Schritt S44 wird eine Dichte ROU für unverbranntes Gas berechnet durch die
folgende Gleichung (11):
ROU = DENS . RMDHS1 . TWHOS1 (11)
In der Gleichung (11) drückt TWHOS1 den Effekt der Kühlwasser-Temperatur Tw auf die
Dichte unverbrannten Gases aus, während RMDHS1 den Effekt des Luft-Brennstoffver
hältnisses (Brennstoff-Luftverhältnis-Soll-Äquivalenzmenge TFBYAO) auf die Dichte un
verbrannten Gases ausdrückt. Wie in dem Fall des vorerwähnten Laminar-Stromflam
men-Geschwindigkeits-Basiswertes FLML wird der Basiswert der Dichte unverbrannten
Gases DENS unter der Annahme festgesetzt, daß das Luft-Brennstoffverhältnis das
stöchiometrische Luft-Brennstoffverhältnis und die Aufwärmung des Motors abgeschlos
sen sind. Es hat sich jedoch bei den Experimenten der Erfinder bestätigt, daß die Dichte
unverbrannten Gases sogar nach vollständiger Motoraufwärmung kleiner ist, wenn das
Luft-Brennstoffverhältnis nicht das stöchiometrische Luft-Brennstoffverhältnis ist. Die
Dichte unverbrannten Gases ist kleiner, wenn der Motor nicht vollständig aufgewärmt ist,
und auch dann, wenn die Luft-Brennstoffmischung das stöchiometrische Luft-Brennstoff
verhältnis hat. Deshalb ist, wenn DENS unter diesen Konditionen ohne Modifikation ver
wendet wird, die Dichte unverbrannten Gases höher geschätzt als sie tatsächlich ist. Aus
diesem Grund wird DENS auf einen kleinere Wert mittels RMDHS1 gemäß Fig. 13 kor
rigiert, wenn das Luft-Brennstoffverhältnis nicht das stöchiometrische Luft-Brennstoffver
hältnis ist, und wird vor dem kompletten Aufwärmen des Motors DENS auf einen kleine
ren Wert mittels TWHOS1 gemäß Fig. 11 korrigiert. Auf diese Weise wird konsequent
die Dichte unverbrannten Gases mit hoher Präzision berechnet und zwar auch dann,
wenn das Luft-Brennstoffverhältnis nicht das stöchiometrische Luft-Brennstoffverhältnis
ist oder ehe der Motor vollständig aufgewärmt ist.
Unter Verwendung der berechneten Gesamtgasmasse MASSC in dem Zylinder werden
die Flammengeschwindigkeit FLV und die Dichte ROU unverbrannten Gases, MBTCAL
(°BTDC) was der berechnete Wert von MBT ist, berechnet durch die folgende Gleichung
(12) in einem Schritt S45:
wobei B1 = Zündverzögerungstiming,
B2 = Parameter zum Konvertieren der Zeit in den Kurbelwellen drehwinkel, und
B3 = Korrektur-Koeffizient des Kurbelwellendrehwinkels zur Fest stellung von MBTCAL.
B2 = Parameter zum Konvertieren der Zeit in den Kurbelwellen drehwinkel, und
B3 = Korrektur-Koeffizient des Kurbelwellendrehwinkels zur Fest stellung von MBTCAL.
Dabei ist der minimale Zünd-Voreilungswert MBT der Zündungsvoreilungswert, wenn der
Zündzeitpunkt so eingestellt ist, daß ein Kurbelwellendrehwinkel, bei dem der Innendruck
des Zylinders während der Verbrennung ein Maximum ist, übereinstimmt mit einem vor
bestimmten Kurbelwellendrehwinkel (10' oder 15') nach dem oberen Totpunkt der Kom
pression.
In diesem Fall wurde beim Stand der Technik MBT verwendet als ein Basis-Zündzeit
punkt und ein Kennfeld von Basis-Zündzeitpunkten mit Belastung und Drehzahl als Pa
rameter wurde zunächst durch Experimente gefunden. Erfindungsgemäß wird hingegen
MBT quantifiziert durch eine ausrechenbare Gleichung.
In der Gleichung (12) drückt
eine Zeit (Verbrennungszeit) aus, während der
die Flammen alle unverbrannten Gase im Zylinder erreichen. Logischerweise ist dieser
Wert in Einheiten von Millisekunden zu verstehen.
Erfindungsgemäß wird der Zündzeitpunkt-Vorverstellungswert, bei dem MBT erreicht
wird, bestimmt durch Konvertieren der Summe dieser Verbrennungszeit und der Zünd
verzögerungszeit B1 [ms] in Kurbelwellen-Drehwinkeleinheiten mittels des Konversions-
Parameters B2.
Aus der Gleichung (12) ergibt sich, daß bei konstanter Flammengeschwindigkeit FLV die
zur Verbrennung erforderliche Zeit um so länger ist, desto größer das Gesamtgewicht
Gcyl des Gases im Zylinder ist. In diesem Fall ist der Wert von MBTCAL in Richtung
"früher" verschoben. Auch wenn das Gesamtgewicht Gcyl des Gases im Zylinder kon
stant ist, wird die Zeit für die Verbrennung um so kürzer, desto höher die Flammenge
schwindigkeit FLV ist. In diesem Fall wird der Wert von MBTCAL zu "später" verschoben.
Weiterhin variiert, sogar wenn die Zeit, die zur Verbrennung erforderlich ist, konstant ist,
der Kurbelwellen-Drehwinkel-Intervall, der mit dieser Zeit korrespondiert, mit der Motore
drehzahl. MBTCAL muß um so weiter vorverstellt weden, desto höher die Motordrehzahl
ist. Aus diesem Grund ist der Umwandlungsparameter B2 so angelegt, daß er direkt
proportional zur Drehzahl N ist. B1 und B3 sind konstante Werte, die für jeden Motor
eingestellt werden. Sobald der ausrechenbare Wert von MBT, MBTCAL berechnet ist,
wird dieser Wert MBTCAL umgewandelt in einen Zühdungs-Vorverstellungswert ADV
(°BTDC) in einem Schritt S46. Dieser Wert von ADV wird dann in einem Ausgangsregi
ster gespeichert zum Durchführen der Zündung in einem Schritt S47. Auf diese Weise
wird die Zündkerze 10 mit einem vorbestimmten Timing gezündet, entsprechend zum
Ausgangssignal des Kurbelwellen-Drehwinkel-Sensors.
Wie im Fall der Einspritzung wird die Zündung ebenfalls durchgeführt durch Unterbre
chungs-Verarbeitung unter Verwendung eines Ref-Signals als ein Auslösesignal. Wenn
das Ref-Signal beispielsweise 70°BTDC ist, dann wird der Primärstrom in der Zündspule
unterbrochen und die Zündung durchgeführt, sobald der Zählerwert eines Einheiten-
Winkelsignals mit 70°-ADV übereinstimmt.
In einem MBT Steuersystem gemäß dem Stand der Technik und konventioneller Art,
bei dem ein Kennfeld von Basiszündzeitpunkten verwendet wird, war eine große An
zahl von Abstimmungstests erforderlich korrespondierend zur Motorbelastung und
Motordrehzahl. Erfindungsgemäß wird hingegen ein Zündungsvorverstellungs-Wert,
der MBT ergibt, gewonnen durch eine einzigartige ausrechenbare Gleichung, die
grundsätzlich die Einlaßluftströmungsrate und die Motordrehzahl verwendet. Aus die
sem Grund kann die MBT-Ausrechnungsgleichung gesetzt werden nach einer kleineren
Anzahl von Experimenten. Dies ist vorteilhaft zum Verkürzen der Zeit, die zum Entwic
keln des Controllers für den Zündzeitpunkt erforderlich ist. Auch kann die Speicherka
pazität der Steuereinheit geringer sein.
Beispielsweise müssen alle folgenden Konditionen erfüllt sein, um den Controller für
den Zündzeitpunkt gemäß der Erfindung mit einem Abgaskonverter eines konventionel
len Dreiwege-Katalysator-Systems zu kombinieren.
- 1. Das Luft-Brennstoffverhältnis der Verbrennungsmischung ist das stöchio metrische Luft-Brennstoffverhältnis, d. h. TFBYAO = 1,0.
- 2. Die Kühlwassertemperatur ist im Bereich von 80°C, nachdem die Aufwär mung des Motors abgeschlossen ist.
- 3. EGR ist abgesperrt.
Unter diesen Konditionen, EGRC = 0, FUELG = 1,0/14,5, RMDHS2 = 1,
TWHOS2 = 1, EGR0 = 0, SCVTF = 0, RMDHS1 = 1 und TWHOS1 = 1. MASSC, FLV
und ROU sind deshalb ausgedrückt durch folgende Gleichungen (9') bis (11'):
FLV = FLML (10')
ROU = DENS (11')
Zu den Gleichungen (9') bis (11') wird der auf MBT bezogene, berechnete Wert
MBTCAL ausgedrückt durch die folgende Gleichung (12'):
In der Gleichung (12') ist ITAC ein berechneter Wert erhalten von der Motorlast und der
Drehzahl, ist ITAN ein Kennfehl-Wert, ist DENS ein Tabellenwert, und sind alle anderen
Quantitäten Konstante. Abstimmungstests sind deshalb durchzuführen für ITAS,
DENS, B1, A1, FLML, B2 und B3.
In diesem Fall sind zum Abstimmen von ITAN weniger Experimente erforderlich als
zum Abstimmen des konventionellen Kennfeldes der Basiszündzeitpunkte, und brau
chen für die Füllungswirkung ITAC und die Motordrehzahl N nur 16 Daten insgesamt
genommen zu werden. Für den Basiswert DENS der Dichte unverbrannten Gases gibt
es gemäß Fig. 8 keine nennenswerte Variation relativ zu ITAC, so daß Daten mit aus
reichend hoher Präzision erhalten werden können durch eine kleine Anzahl von Expe
rimenten. Schließlich sind zum Bestimmen von B1, A1, FLML, B2 und B3 nicht viele
Experimente zu deren Bestimmung erforderlich, da sie alle Konstante sind.
Erfindungsgemäß kann, wenn der Motor bei einem mageren Luft-Brennstoffverhältnis
läuft, ein Zündungsvorverstellungswert erhalten werden, der MBT für Magerbetrieb er
gibt, unter Verwendung derselben ausrechenbaren Gleichung für MBTCAL, und zwar
einfach durch Hinzuaddieren der Berechnung von FUELG und der Betrachtung der
Tabelle von SCADMP gemäß Fig. 10 zu dem Steuerprozeß für den Zündzeitpunkt für
das stöchiometrische Luft-Brennstoffverhältnis. Wenn zusätzlich zum Betreiben des
Motors bei einem mageren Luft-Brennstoffverhältnis EGR ausgeführt wird, läßt sich der
Zündungsvorverstellungswert, der bei Magerbetrieb und während EGR auch MBT er
gibt, erhalten werden durch dieselbe ausrechenbare Gleichung für MBTCAL nur durch
einfaches Hinzufügen der Berechnung von EGRC.
Mit dem Controller des Zündzeitpunktes gemäß der Erfindung kann die ausrechenbare
Gleichung für MBT gesetzt werden mit ungefähr 1/5 des Ausmaßes von Experimenten,
die in konventionellen Systemen erforderlich waren, sogar unter Einschluß der Messung
von ITAN, verglichen mit konventionellen MBT-Steuersystemen, die einen Drei
wege-Katalysator zusammen mit einem Kennfeld von Basis-Zündzeitpunkten verwen
den, oder im Vergleich mit dem Fall, bei dem unterschiedliche Kennfelder für Basis-
Zündzeitpunkte verwendet sind in einer Mager-Verbrennungsregion und einer Nicht
mager-Verbrennungsregion oder und EGR oder ohne EGR bei einem Motor, der mit
einem Mager-Verbrennungssystem und/oder einer EGR-Vorrichtung ausgestattet ist.
Erfindungsgemäß kann sogar in einem Mager-Verbrennungssystem oder bei Durchfüh
rung von EGR eine korrekte Abstimmung erzielt werden durch Messen von nur spezifi
schen Punkten. Beim Stand der Technik mußten für alle Punkte auf der Parameterska
la experimentelle Daten beschafft werden, wogegen einige von repräsentative Punkte
alles sind, was für den Zünd-Zeitpunkt-Controller dieser Erfindung erforderlich ist. In
durch die Erfinder durchgeführten Experimenten war das Ausmaß des Speichers, das
von dem Zündzeitpunkts-Controller in einem Mager-Verbrennungssystem erforderlich
war, bei dem EGR durchgeführt wurde, nur 1/5 des Speicherausmaßes, das in einem
konventionellen Controller gebraucht wurde, sofern hochoktaniges Benzin oder Nor
malbenzin verwendet worden ist. Um herauszufinden, wie präzise der auf MBT bezo
gene, berechnete Wert MBCTAL ist, der aus der vorerwähnten Gleichung (12) erhalten
wird, zeichneten die Erfinder ein Histogramm gemäß Fig. 15 zum Illustrieren des Feh
lers zwischen diese, auf MBT bezogenen, berechneten Wert MBTCAL und Daten, die
von einem MBT-Messungs-Experiment erhalten wurden (dem vorerwähnten Fisch-
Haken-Experiment). Diesem Diagramm zufolge ist die durchschnittliche Differenz zwi
schen detaillierten MBT-Messungstestdaten und dem MBT bezogenen, berechneten
Wert erhalten von der Gleichung (12) innerhalb 1° bis 3°. Ausgenommen für einen
spezifischen Bereich war der maximale Fehler auch innerhalb von 5°, was zeigt, daß
der MBT-Steuerwert MBTCAL, der mit diesem Zündungs-Timing-Controller erhalten
werden kann, ausreichend präzise für praktische Zwecke ist.
Erfindungsgemäß ist der in der vorerwähnten JP Tokkai Hei 2-245450 verwendet
Drucksensor nicht nötig. Die Kosten des Controllers sind deshalb niedrig. Er hat eine
hohe Zuverlässigkeit. Das vorerwähnte Ausführungsbeispiel war beschrieben im Zu
sammenhang mit einem Motor, der mit einem Abgasdruck-Steuersystem-EGR-
Mechanismus ausgestattet ist. Die Erfindung läßt sich jedoch auch auf Motoren anwen
den, die mit anderen Typen von EGR-Mechanismen ausgestattet sind.
Weiterhin wurde diese Ausführungsform im Zusammenhang dieser Anmeldung be
schrieben für einen Motor, der ein Mager-Verbrennungssystem und eine EGR-
Vorrichtung hat. Es ist selbstverständlich möglich, die Erfindung auch anzuwenden für
einen Mager-Verbrennungsmotor, der keinen EGR-Mechanismus hat, oder für einen
Motor, der nur einen Dreiwegekatalysator besitzt.
Claims (20)
1. Verfahren zum Steuern des Zündzeitpunkts eines fremdgezündeten Verbrennungs
motores, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündzeitpunkt für eine Zündkerze be
rechnet wird, indem
- a) das Gesamtgasgewicht in einem Zylinder (Gcyl) dividiert wird durch die Dichte (ROU) unverbrannten Gases und eine Flammengeschwindigkeit (FLV) in dem Zylinder;
- b) eine Zündverzögerungszeit (B1) einer Zündkerze zu dem in dem Prozeßschritt (a) erhaltenen Wert hinzuaddiert wird;
- c) der in dem Prozeßschritt (b) erhaltene Wert in den Zündzeitpunkt umgewandelt wird und
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündzeitpunkt für die
Zündkerze unter Verwendung folgender Gleichung berechnet wird:
wobei MBTCAL = Zündzeitpunkt,
B1 = Zündverzögerung der Zündkerze,
Gcyl = Gesamtgasgewicht im Zylinder,
ROU = Dichte unverbrannten Gases im Zylinder,
FLV = Flammengeschwindigkeit im Zylinder,
B2 = Parameter zum Umwandeln von Zeit in einen Kurbelwellen-Drehwinkel
B3 = Kurbelwellen-Drehwinkel-Korrektur-Koeffizient für die Berechnung von MBTCAL.
wobei MBTCAL = Zündzeitpunkt,
B1 = Zündverzögerung der Zündkerze,
Gcyl = Gesamtgasgewicht im Zylinder,
ROU = Dichte unverbrannten Gases im Zylinder,
FLV = Flammengeschwindigkeit im Zylinder,
B2 = Parameter zum Umwandeln von Zeit in einen Kurbelwellen-Drehwinkel
B3 = Kurbelwellen-Drehwinkel-Korrektur-Koeffizient für die Berechnung von MBTCAL.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das totale Gasgewicht im
Zylinder (Gcyl) aus einem Frischluftgewicht, einem Brennstoffgewicht und einem Gewicht für
das Restgas in dem Zylinder gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Frischluftgewicht aus
dem Produkt aus der Normalluft-Dichte der in den Zylinder eingeführten Luft, der Hubkapa
zität des Zylinders und einer Ladewirkung bzw. eines Ladewirkungsgrades oder Füllungs
grades des Zylinders gebildet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht des Restgases
über die Ladewirkung bzw. den Füllgrad des Zylinders und einer Frischluft-Proportion in
dem Zylinder, die durch die Drehzahl des Motors bestimmt wird, gebildet wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit
einem Einlaßkanal (3, 4, 5, 6, 20) zum Einführen von Luft und Brennstoff in einen Zylinder
(8) und einer dem Zylinder (8) zugeordneten Zündkerze (10), gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (2, S45) zum Berechnen eines Zündzeitpunktes für die Zündkerze (10),
welche derart vorbereitet ist, daß der Zündzeitpunkt ermittelt wird durch
- a) Teilen eines Gesamtgasgewichtes im Zylinder (Gcyl) durch die Dichte (ROU) unver brannten Gases und einer Flammengeschwindigkeit (FLV) in dem Zylinder (8);
- b) Hinzuaddieren einer Zündverzögerungszeit (B1) der Zündkerze (10) zu einem durch den Prozeßschritt (a) erhaltenen Wert; und
- c) Konvertieren eines durch den Prozeßschritt (b) erhaltenen Wertes in den Zündzeit punkt, und durch
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (2, S45)
derart vorbereitet ist, dass der Zündzeitpunkt der Zündkerze (10) unter Verwendung folgen
der Gleichung berechnet wird:
wobei MBTCAL = Zündzeitpunkt,
B1 = Zündverzögerung der Zündkerze,
Gcyl = totales Gasgewicht im Zylinder,
ROU = Dichte des unverbrannten Gases im Zylinder,
FLV = Flammengeschwindigkeit im Zylinder (Flammenausbreitgeschwin digkeit),
B2 = Parameter zum Konvertieren der Zeit in den Kurbelwellenwinkel,
B3 = Kurbelwellen-Drehwinkel-Korrektur-Koeffizient zur Berechnung von MBCTAL.
wobei MBTCAL = Zündzeitpunkt,
B1 = Zündverzögerung der Zündkerze,
Gcyl = totales Gasgewicht im Zylinder,
ROU = Dichte des unverbrannten Gases im Zylinder,
FLV = Flammengeschwindigkeit im Zylinder (Flammenausbreitgeschwin digkeit),
B2 = Parameter zum Konvertieren der Zeit in den Kurbelwellenwinkel,
B3 = Kurbelwellen-Drehwinkel-Korrektur-Koeffizient zur Berechnung von MBCTAL.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (5, S35)
zum Einstellen eines Laminar-Schicht-Flammengeschwindigkeits-Basiswertes in Abhänigkeit
von einer Ladewirkung und einer Drehgeschwindigkeit des Motors (1), und durch eine Ein
richtung (S38, S43) zum Berechnen von FLV basierend auf dem Laminar-Strom-
Flammengeschwindigkeits-Basiswert.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmittel (S3) für
den Laminar-Strom-Flammengeschwindigkeits-Basiswert eine Einrichtung (35) zum Einstel
len eines Laminar-Strom-Flammengeschwindigkeits-Basiswertes korrespondierend mit dem
vollständig warmgelaufenen Motor (1) aufweist, und dass eine Einrichtung (S38, S43) zum
Berechnen von FLV eine Einrichtung (S38) zum Berechnen eines Korrektur-Koeffizienten
umfaßt, der abhängt von einer Kühlwassertemperatur des Motors (1), und eine Einrichtung
(S43) zum Korrigieren des Laminar-Strom-Flammengeschwindigkeits-Basiswertes auf einen
kleineren Wert mittels des Korrektur-Koeffizienten.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung
(S34) zum Setzen eines Basiswertes für die Dichte unverbrannten Gases in Abhängigkeit
von einer Ladewirkung bzw. vom Füllungsgrad des Zylinders (8) und durch Mittel (S38, S44)
zum Berechnen von ROU basierend auf dem Basiswert der Dichte unverbrannten Gases.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Setzmittel (S34) für
den Basiswert der Dichte unverbrannten Gases eine Einrichtung (S34) umfassen zum Set
zen eines Basiswertes der Dichte unverbrannten Gases korrespondierend mit dem komplett
warmgelaufenen Motor, und daß die Berechnungsmittel (S38, S44) für ROU eine Einrichtung
(S38) zum Berechnen eines Korrektur-Koeffizienten in Abhängigkeit von der Kühlwasser
temperatur des Motors (1) und eine Einrichtung (S44) zum Korrigieren des Basiswertes der
Dichte unverbrannten Gases auf einen kleineren Wert mittels des Korrektur-Koeffizienten
aufweisen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, gekennzeichnet durch ein Brennstoff-
Einspritzventil (9) zum Einspritzen von Brennstoff in die in den Zylinder einzuführende Luft
zum Erzeugen einer Luft-Brennstoffmischung,
eine Einrichtung (2, S3) zum Berechnen einer Basis-Einspritzmenge für das Brennstoff- Einspritzventil (9), derart, dass ein Luft-Brennstoffverhältnis der Luft-Brennstoffmischung gleich einem stöchiometrischen Luft-Brennstoffverhältnis ist,
eine Einrichtung (2, S1) zum Berechnen einer Brennstoff-Luftverhältnis-Solläquivalenz- Menge zum Betreiben des Motors (1) mit einem von dem stöchiometrischen Luft- Brennstoffverhältnis verschiedenen Luft-Brennstoffverhältnis,
eine Einrichtung (2, S5) zum Korrigieren der Basis-Einspritzmenge durch die Brennstoff- Luftverhältns-Solläquivalenz-Menge,
eine Einrichtung (2, S8) zum Zuführen der Basis-Einspritzmenge korrigiert durch die Brenn stoff-Luftverhältnis-Solläquivalenz-Menge zu dem Brennstoff-Einspritzventil (9),
eine Einrichtung (2, S32) zum Berechnen eines Brennstoffgewicht-Äquivalenz-Koeffizienten in Abhängigkeit von der Brennstoff-Luftverhältnis-Solläquivalenz-Menge und
eine Einrichtung (2, S42, S45) zum Berechnen des Gesamtgasgewichtes im Zylinder (Gcyl) unter Verwendung des Brennstoffgewichts-Äquivalenz-Koeffizienten.
eine Einrichtung (2, S3) zum Berechnen einer Basis-Einspritzmenge für das Brennstoff- Einspritzventil (9), derart, dass ein Luft-Brennstoffverhältnis der Luft-Brennstoffmischung gleich einem stöchiometrischen Luft-Brennstoffverhältnis ist,
eine Einrichtung (2, S1) zum Berechnen einer Brennstoff-Luftverhältnis-Solläquivalenz- Menge zum Betreiben des Motors (1) mit einem von dem stöchiometrischen Luft- Brennstoffverhältnis verschiedenen Luft-Brennstoffverhältnis,
eine Einrichtung (2, S5) zum Korrigieren der Basis-Einspritzmenge durch die Brennstoff- Luftverhältns-Solläquivalenz-Menge,
eine Einrichtung (2, S8) zum Zuführen der Basis-Einspritzmenge korrigiert durch die Brenn stoff-Luftverhältnis-Solläquivalenz-Menge zu dem Brennstoff-Einspritzventil (9),
eine Einrichtung (2, S32) zum Berechnen eines Brennstoffgewicht-Äquivalenz-Koeffizienten in Abhängigkeit von der Brennstoff-Luftverhältnis-Solläquivalenz-Menge und
eine Einrichtung (2, S42, S45) zum Berechnen des Gesamtgasgewichtes im Zylinder (Gcyl) unter Verwendung des Brennstoffgewichts-Äquivalenz-Koeffizienten.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (S35) zum Setzen eines Laminar-Strom-Flammengeschwindigkeits- Basiswertes korrespondierend mit dem stöchiometrischen Luft-Brennstoffverhältnis,
eine Einrichtung (S39) zum Berechnen eines Korrektur-Koeffizienten abhängig von der Brennstoff-Luftverhältnis-Solläquivalenz-Menge, und
eine Einrichtung (S43) zum Berechnen von FLV durch Vermindern des Laminar-Strom- Flammengeschwindigkeits-Basiswertes mittels des Korrektur-Koeffizienten.
eine Einrichtung (S35) zum Setzen eines Laminar-Strom-Flammengeschwindigkeits- Basiswertes korrespondierend mit dem stöchiometrischen Luft-Brennstoffverhältnis,
eine Einrichtung (S39) zum Berechnen eines Korrektur-Koeffizienten abhängig von der Brennstoff-Luftverhältnis-Solläquivalenz-Menge, und
eine Einrichtung (S43) zum Berechnen von FLV durch Vermindern des Laminar-Strom- Flammengeschwindigkeits-Basiswertes mittels des Korrektur-Koeffizienten.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (S34) zum Berechnen eines Basiswertes der Dichte unverbrannten Gases korrespondierend mit dem stöchiometrischen Luft-Brennstoffverhältnis,
eine Einrichtung (S39) zum Berechnen eines Korrektur-Koeffizienten in Übereinstimmung mit der Brennstoff-Luftverhältnis-Solläquivalenz-Menge, und
eine Einrichtung (S44) zum Berechnen von ROU durch Vermindern des Basiswertes der Dichte unverbrannten Gases in Übereinstimmung mit dem Korrektur-Koeffizienten.
eine Einrichtung (S34) zum Berechnen eines Basiswertes der Dichte unverbrannten Gases korrespondierend mit dem stöchiometrischen Luft-Brennstoffverhältnis,
eine Einrichtung (S39) zum Berechnen eines Korrektur-Koeffizienten in Übereinstimmung mit der Brennstoff-Luftverhältnis-Solläquivalenz-Menge, und
eine Einrichtung (S44) zum Berechnen von ROU durch Vermindern des Basiswertes der Dichte unverbrannten Gases in Übereinstimmung mit dem Korrektur-Koeffizienten.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, gekennzeichnet durch einen Abgas-
Rezirkulationsmechanismus (24, 25, 26, 27, 28) zum Rezirkulieren eines Teils des Abgases
aus dem Zylinder (8) in den Zylinder (8), und eine Einrichtung (2, S42) zum Berechnen von
Gcyl durch Summieren eines Frischluftgewichtes, eines Brennstoffgewichtes, eines Rest
gasgewichtes und eines Gewichtes von mittels des Abgas-Rezirkulationsmechanismus (24-
28) in den Zylinder (8) rezirkulierten Gases.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (2, S40) zum
Berechnen einer Abgabs-Rezirkulationsrate für den Abgas-Rezirkulationsmechanismus (24-
28) und durch eine Einrichtung (2, S41, S45) zum Berechnen des Gewichtes rezirkulierten
Gases in Abhängigkeit von der Abgas-Rezirkulationsrate.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungsmittel
(2, S41, S45) für das Gewicht rezirkulierten Gases eine Einrichtung (S41) umfassen zum Kor
rigieren der berechneten Abgas-Rezirkulationsrate mit einem Korrektur-Koeffizienten, der
auf einem Unterschied zwischen der berechneten Abgas-Rezirkulationsrate und einer tat
sächlichen Abgas-Rezirkulationsrate basiert.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (S35) zum Set
zen eines Laminar-Strom-Flammengeschwindigkeits-Basiswertes sobald die Abgas-
Rezirkulationsrate Null ist, und durch eine Einrichtung (S43) zum Berechnen von FLV im
Zylinder durch Vermindern des Laminar-Strom-Flammengeschwindigkeits-Basiswertes.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 18, gekennzeichnet durch ein Drall-
Steuerventil (21) zum Formen eines Dralles in dem Zylinder (8) und
eine Einrichtung (S43) zum Berechnen von FLV in Abhängigkeit von einer Öffnung bzw. ei
nem Öffnungsgrad des Drall-Steuerventils (S21).
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 19, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (14) zum Detektieren eines Einlaß-Luftvolumens in dem Einlaßkanalstrang (3, 4, 5, 6, 20),
eine Einrichtung (13) zum Detektieren einer Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl des Motors (1),
eine Einrichtung (2, S3) zum Berechnen einer Basis-Einspritzmenge für das Brennstoff- Einspritzventil (9), basierend auf dem Einlaß-Luftvolumen und der Motordrehgeschwindig keit,
eine Einrichtung (S4) zum Berechnen eines gewichteten Durchschnittswertes der Basis- Einspritzmenge,
eine Einrichtung (2, S8) zum Zuführen des gewichteten Durchschnittwertes von Brennstoff zu dem Brennstoff-Einspritzventil (9),
eine Einrichtung (2, S31) zum Setzen einer Ladewirkung bzw. des Füllungsgrades des Zylin ders (8) durch Teilen des gewichteten Durchschnittswertes durch einen gewichteten Durch schnittswert korrespondierend mit einer Ladewirkung von 100%, und
eine Einrichtung (2, S42, S45) zum Berechnen von Gcyl basierend auf der Ladewirkung.
eine Einrichtung (14) zum Detektieren eines Einlaß-Luftvolumens in dem Einlaßkanalstrang (3, 4, 5, 6, 20),
eine Einrichtung (13) zum Detektieren einer Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl des Motors (1),
eine Einrichtung (2, S3) zum Berechnen einer Basis-Einspritzmenge für das Brennstoff- Einspritzventil (9), basierend auf dem Einlaß-Luftvolumen und der Motordrehgeschwindig keit,
eine Einrichtung (S4) zum Berechnen eines gewichteten Durchschnittswertes der Basis- Einspritzmenge,
eine Einrichtung (2, S8) zum Zuführen des gewichteten Durchschnittwertes von Brennstoff zu dem Brennstoff-Einspritzventil (9),
eine Einrichtung (2, S31) zum Setzen einer Ladewirkung bzw. des Füllungsgrades des Zylin ders (8) durch Teilen des gewichteten Durchschnittswertes durch einen gewichteten Durch schnittswert korrespondierend mit einer Ladewirkung von 100%, und
eine Einrichtung (2, S42, S45) zum Berechnen von Gcyl basierend auf der Ladewirkung.
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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8364 | No opposition during term of opposition | ||
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