DE19753814A1 - Steuereinrichtung für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis eines Motors - Google Patents
Steuereinrichtung für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis eines MotorsInfo
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses eines
Motors.
Bei der Rückkopplungs-Steuerung eines Kraftstoff-Luft-Verhältnisses eines Fahrzeug
motors schwingt das Kraftstoff-Luft-Verhältnis aufgrund von Faktoren wie beispielsweise
der Ansprechgeschwindigkeit von Sensoren, die zum Erfassen des Kraftstoff-Luft-
Verhältnisses eingesetzt werden, um einen Sollwert. Diese Schwingung führt zu einer
Änderung des Motordrehmoments und eine Resonanz tritt auf, wenn die Schwingungs
frequenz der Schwingung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses mit der Eigenschwingungs
frequenz des Antriebsstranges vom Getriebe zu den Fahrzeugrädern übereinstimmt.
Diese Resonanz bringt das Fahrzeug zum Schwingen.
Um diese Schwingung zu verhindern, ist in der Tokkai Sho 64-36941, veröffentlicht vom
Japanischen Patentamt im Jahre 1989, eine Technik offenbart, bei der eine Steuerkon
stante der Rückkopplung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses geändert wird, wenn die
Schwingungsfrequenz des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses mit der Eigenschwingungsfre
quenz des Antriebsstranges übereinstimmt.
Wenn sich die Eigenschwingungsfrequenz des Antriebssystems in Abhängigkeit von der
Gangstellung des Getriebes ändert, wird diese Steuerkonstante in Abhängigkeit von der
Schaltstellung des Getriebes während der Rückkopplungssteuerung des Kraftstoff-Luft-
Verhältnisses geändert, indem die entsprechende Eigenschwingungsfrequenz mit der
Schwingungsfrequenz des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses verglichen wird.
Im Hochlastbereich des Motors jedoch, wo die erzeugte Antriebskraft recht empfindlich
auf die Änderung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses reagiert, liegt ein Kraftstoff-Luft-
Verhältnis, das magerer als ein Soll-Kraftstoff-Luft-Verhältnis ist, für eine längere Zeit
dauer vor, wenn die Schwankungsfrequenz des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses aufgrund
einer Änderung der Steuerkonstante abnimmt, d. h. wenn die Schwingungsdauer des
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses ansteigt. Dies führt zu mangelnder Antriebskraft und wirkt
sich in unerwünschter Weise auf die Fahrleistungen des Fahrzeugs aus.
Die 1995 vom Japanischen Patentamt veröffentlichte Tokkai Hei 7-269398 offenbart
eine weitere Technik, bei der eine von der Eigenschwingungsfrequenz des Antriebs
stranges unterschiedliche Sollfrequenz voreingestellt und eine Steuervariable der Rück
kopplungssteuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses derart gesteuert wird, daß die
Schwingungsfrequenz des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses mit dieser Sollfrequenz überein
stimmt.
Da jedoch bei diesem Stand der Technik die Sollfrequenz während des stationären Be
triebszustands des Motors auf ein niedrigeres Frequenzband als das der Eigenschwin
gungsfrequenz des Antriebsstranges gesetzt wird, wird das Fahrzeug durch die Steue
rung nach wie vor über lange Zeitspannen mit einem mageren Kraftstoff-Luft-Verhältnis
betrieben.
Die Erfindung hat daher zum Ziel, die Schwingungsfrequenz des Kraftstoff-Luft-Ver
hältnisses eines Motors so einzustellen, daß sie nicht mit der Eigenschwingungsfrequenz
eines Antriebsstranges zusammenfällt, während vermieden wird, daß die Fahrleistungen
des Fahrzeugs schlechter werden.
Um das obengenannte Ziel zu erreichen, sieht die Erfindung eine Steuereinrichtung des
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses vor, bei der ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis eines Kraftstoff-
Luft-Gemisches, das einem Motor zugeführt wird, durch einen Sensor für das Kraftstoff-
Luft-Verhältnis erfaßt und eine Rückkopplungssteuerung durchgeführt wird, so daß das
Kraftstoff-Luft-Verhältnis zwischen fett und mager um einen vorbestimmten Sollwert als
Mittelwert schwingt. Der Motor ist mit einem Antriebsstrang mit einer Eigenschwin
gungsfrequenz verbunden.
Die Steuereinrichtung weist einen Mikroprozessor auf, der programmiert ist, eine Soll
frequenz der Schwingung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses auf einen Wert einzustellen,
der sich von der Eigenschwingungsfrequenz unterscheidet, eine Schwingungsfrequenz
des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zu messen und einen Rückkopplungs-Korrektur
koeffizienten des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses derart zu berechnen, daß die Schwin
gungsfrequenz des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses mit der Sollfrequenz übereinstimmt und
daß die Zeitspanne, während der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis fett ist, größer ist als die
Zeitspanne, während der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis mager ist. Die Steuereinrichtung
umfaßt des weiteren eine Änderungsvorrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, die
das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemisches verändert, das dem Motor in
Abhängigkeit von Korrekturkoeffizienten des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zugeführt wird.
Vorzugsweise umfaßt die Änderungsvorrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses ein
Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in die Ansaugluft des Motors.
Vorzugsweise ist der Mikroprozessor auch programmiert, die Schwingungsdauer der
Schwingung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zu messen. Wenn die Schwingungsdauer
der Schwingung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses kleiner als eine Soll-
Schwingungsdauer ist, die der Sollfrequenz entspricht, wird das Aktualisieren des Kor
rekturkoeffizienten des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses während einer Zeitdauer ausge
setzt, die einer Differenz zwischen der Schwingungsdauer der Schwingung des Kraft
stoff-Luft-Verhältnisses und der Sollschwingungsdauer entspricht.
Auch ist es bevorzugt, daß der Mikroprozessor des weiteren programmiert ist, das Aus
setzen der Aktualisierung des Korrekturkoeffizienten des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses
aufzuheben, wenn die Schwingungsdauer der Schwingung des Kraftstoff-Luft-
Verhältnisses eine Sollschwingungsdauer erreicht.
Auch ist es bevorzugt, daß die Steuereinrichtung des weiteren einen Lastsensor zum
Erfassen einer Motorlast aufweist und der Mikroprozessor des weiteren programmiert
ist, das Aktualisieren des Korrekturkoeffizienten des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nur
auszusetzen, wenn der Motor sich in einem vorbestimmten Hochlastbereich befindet.
Der Lastsensor umfaßt beispielsweise einen Luftströmungsmesser zum Erfassen eines
Luftansaugvolumens des Motors.
Weiterhin ist bevorzugt, daß die Sollfrequenz niedriger als die Eigenschwingungsfre
quenz gesetzt wird.
Wenn der Antriebsstrang ein Getriebe mit einer Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen
aufweist, dann ist es bevorzugt, daß die Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-
Verhältnisses einen Sensor zum Erfassen eines Übersetzungsverhältnisses aufweist
und der Mikroprozessor weiterhin programmiert ist jeweils die Sollfrequenz für jedes
Übersetzungsverhältnis einzustellen.
Des weiteren ist es bevorzugt, daß die Steuereinrichtung einen Lastsensor zum Erfas
sen einer Motorlast aufweist und der Mikroprozessor des weiteren programmiert ist, die
Schwingungsfrequenz des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses einzustellen, je nachdem, ob
sich der Motor in einem vorbestimmten Hochlastbereich oder nicht innerhalb eines vor
bestimmten Hochlastbereichs befindet.
Des weiteren ist es bevorzugt, daß der Mikroprozessor programmiert ist, die Messung
einer verstrichenen Zeit, dann zu starten, wenn sich das Kraftstoff-Luft-Verhältnis von
mager zu fett ändert, das Aktualisieren des Korrekturkoeffizienten des Kraftstoff-Luft-
Verhältnisses auszusetzen, bis die verstrichene Zeit einen vorbestimmten Iterationswert
für die Verzögerungszeit erreicht hat, eine Schwingungsdauer der Schwingung des
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zu messen und den Iterationswert der Verzögerungszeit
basierend auf einer Differenz zwischen der Schwingungsdauer des Kraftstoff-Luft-
Verhältnisses und einer der Sollfrequenz entsprechenden Sollschwingungsdauer zu
aktualisieren.
In diesem Fall ist es weiterhin bevorzugt, wenn der Mikroprozessor weiter programmiert
ist, die Aussetzung der Aktualisierung des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten des
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses aufzuheben, wenn die verstrichene Zeit den Iterationswert
der Verzögerungszeit erreicht.
Es ist auch bevorzugt, daß die Steuereinrichtung weiter einen Lastsensor zum Erfassen
einer Motorlast aufweist und der Mikroprozessor des weiteren programmiert ist, die Ak
tualisierung des Korrekturkoeffizienten des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nur dann aus
zusetzen, wenn der Motor in einem vorbestimmten Hochlastbereich betrieben wird.
Es ist auch bevorzugt, daß der Mikroprozessor programmiert ist, den Iterationswert der
Verzögerungszeit durch die folgende Gleichung zu aktualisieren.
DL = DL(alt)+K1.(Tf-TIMER)
wobei DL(alt) = DL des unmittelbar vorangegangenen Schleifendurchlaufs
K1 = Aktualisierungsverhältnis (positive Konstante).
K1 = Aktualisierungsverhältnis (positive Konstante).
Wenn der Antriebsstrang ein Getriebe mit einer Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen
aufweist, dann ist es bevorzugt, daß die Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-
Verhältnisses einen Sensor zum Erfassen eines Übersetzungsverhältnisses aufweist
und der Mikroprozessor des weiteren programmiert ist, den Iterationswert der Verzöge
rungszeit als einen gespeicherten Iterationswert der Verzögerungszeit für ein jedes
Übersetzungsverhältnis zu speichern, wobei der gespeicherte Iterationswert der Verzö
gerungszeit entsprechend dem Übersetzungsverhältnis zur Zeit der Messung der ver
strichenen Zeit als der Wert des Iterationswerts der Verzögerungszeit beim unmittelbar
vorangegangenen Schleifendurchlauf verwendet wird.
Es ist des weiteren bevorzugt, daß die Steuereinrichtung des weiteren einen Lastsensor
zum Erfassen einer Motorlast aufweist und der Mikroprozessor programmiert ist, den Ite
rationswert der Verzögerungszeit als einen gespeicherten Iterationswert der Verzöge
rungszeit für jeden vorbestimmten Lastbereich zu speichern, wobei der gespeicherte Ite
rationswert der Verzögerungszeit entsprechend der bei der Messung der verstrichenen
Zeit vorliegenden Last als der Wert des Iterationswerts der Verzögerungszeit beim un
mittelbar vorangegangenen Schleifendurchlaufs verwendet wird.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Steuereinrichtung einen Drehgeschwindigkeitssen
sor zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit des Motors aufweist und der Mikroprozes
sor des weiteren programmiert ist, den Iterationswert der Verzögerungszeit als einen
gespeicherten Iterationswert der Verzögerungszeit für jeden vorbestimmten Drehge
schwindigkeitsbereich des Motors zu speichern und den gespeicherten Iterationswert
der Verzögerungszeit entsprechend der bei der Messung der verstrichenen Zeit herr
schenden Drehgeschwindigkeit des Motors als den Wert des Iterationswerts der Verzö
gerungszeit beim unmittelbar vorangegangenen Schleifendurchlaufs zu verwenden.
Die Erfindung sieht des weiteren eine Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses
vor, die eine Vorrichtung zum Einstellen einer Sollschwingungsfrequenz des Kraftstoff-
Luft-Verhältnisses auf einen von der Eigenschwingungsfrequenz unterschiedlichen
Wert, eine Vorrichtung zum Messen einer Schwingungsfrequenz des Kraftstoff-Luft-
Verhältnisses, eine Vorrichtung zum Berechnen eines Rückkopplungs-Korrektur
koeffizienten des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses derart, daß die Schwingungsfrequenz des
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses mit der Sollfrequenz übereinstimmt und daß die Zeitspanne,
während der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis fett ist, länger ist als die Zeitspanne, während
der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis mager ist, und eine Vorrichtung zum Ändern des Kraft
stoff-Luft-Verhältnisses des Kraftstoff-Luft-Gemisches, die dem Motor entsprechend
dem Korrekturkoeffizienten des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zugeführt wird, aufweist.
Sowohl die Einzelheiten als auch andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sind in
der restlichen Beschreibung dargestellt und in der begleitenden Zeichnungen gezeigt.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Steuereinrich
tung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses.
Fig. 2A und 2B zeigen Flußdiagramme, die ein Verfahren zur Berechnung eines Rückkopp
lungs-Korrekturkoeffizienten α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, das von der
Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses durchgeführt wird, beschrei
ben.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm, in dem der Tabelleninhalt einer Sollschwingungsdauer Tf
gezeigt ist, der von der Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses ge
speichert wird.
Fig. 4A-4G zeigen Steuerungsdiagramme, die ein Ergebnis der Steuerung, wie sie von der
Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses durchgeführt werden, dar
stellen.
Fig. 5A-5E zeigen Steuerungsdiagramme, die ein weiteres Ergebnis der Steuerung, wie sie
durch die Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses durchgeführt wird,
darstellen.
Fig. 6A und 6B sind ähnlich Fig. 2A und 2B, zeigen aber eine zweite, erfindungsgemäße Aus
führungsform.
Fig. 7A-7G zeigen Steuerungsdiagramme, die ein Ergebnis der Steuerung des Kraftstoff-
Luft-Verhältnisses darstellen, wie sie durch die Steuereinrichtung des Kraftstoff-
Luft-Verhältnisses entsprechend der zweiten Ausführungsform durchgeführt
wird, wenn ein Motor im Hochlastbereich betrieben wird.
Fig. 8 zeigt eine Tabelle eines Iterationswerts der Verzögerungszeit DL, der von der
Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses entsprechend einer dritten,
erfindungsgemäßen Ausführungsform gespeichert wird.
Fig. 9 zeigt ein Diagramm, in welchem der Tabelleninhalt des Iterationswerts der Ver
zögerungszeit DL beschrieben ist.
Fig. 10 gleicht Fig. 6, zeigt aber eine vierte, erfindungsgemäße Ausführungsform.
In Fig. 1 der Zeichnungen ist dargestellt, daß eine Drossel 5 in einer Ansaugöffnung 8
eines Viertakt-Fahrzeugmotors 1 vorgesehen ist. Ein Kraftstoff-Einspritzventil 7 ist
stromab der Drossel 5 in der Ansaugleitung 8 angeordnet. Das Kraftstoff-Einspritzventil
7 spritzt Kraftstoff entsprechend der Ausgabe eines Einspritzsignals durch eine Steuer
einheit 2 in die Luft, die durch die Ansaugleitung 8 in den Motor 1 angesaugt wird.
Ein Signal Ref (Normal-Stellungssignal) eines Kurbelwinkelsensors 4 und ein Signal Pos
(1-Grad-Signal) ein Ansaug-Luftmengensignal eines Luftströmungsmessers 6 und ein
Motorkühlwasser-Temperatursignal von einem Wassertemperatursensor 11 werden an
die Steuereinheit 2 eingegeben.
Der Motor 1 überträgt eine Antriebskraft über einen nicht gezeigten Antriebsstrang auf
die Fahrzeugräder. Der Antriebsstrang umfaßt ein Getriebe. Die Schaltstellung dieses
Getriebes wird durch einen Schaltstellungssensor 12 erfaßt und in die Steuereinheit 2
als Schaltstellungssignal eingegeben.
Basierend auf diesen Eingangssignalen berechnet die Steuereinheit 2 eine Grundbreite
Tp des Einspritzimpulses, der einem Grundwert der eingespritzten Kraftstoffmenge des
Kraftstoff-Einspritzventils 7 entspricht.
Ein Dreiwege-Katalysator 10 ist in einer Abgasleitung 9 des Motors 1 vorgesehen. Der
Dreiwege-Katalysator 10 soll Stickstoffoxide (NOx), Kohlenwasserstoffe (HC) und Koh
lenmonoxid (Co) in harmlose Stoffe umwandeln, wobei die Wirksamkeit der Umwand
lung in einem vorbestimmten Bereich des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, der sich um ein
stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Verhältnis erstreckt, maximal wird.
Ein Signal des O2-Sensors 3, der stromauf des Dreiwege-Katalysators 10 in der Abgas
leitung 9 vorgesehen ist, wird in die Steuereinheit 2 eingeleitet. Basierend auf diesem
Eingangssignal führt die Steuereinheit 2 eine Rückkopplungs-Steuerung des Kraftstoff-
Luft-Verhältnisses durch, so daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis mit einer konstanten Fre
quenz innerhalb des obigen Bereiches schwingt.
Um in diesem Fall den Wirkungsgrad der Umwandlung im Dreiwege-Katalysator 10 zu
verbessern, muß die Frequenz der Kraftstoff-Luft-Änderung aufgrund der Rückkopp
lungs-Steuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses noch werden.
Wie jedoch oben beschrieben wurde, erhöhen sich die Fahrzeugschwingungen, wenn
die Schwankungsfrequenz des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses gleich der Eigenschwin
gungsfrequenz des Antriebsstranges wird. Auch wird die Zeitspanne, während der ein
mageres Kraftstoff-Luft-Verhältnis vorherrscht, länger, wenn die Steuerkonstante der
Rückkopplungs-Steuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses so verändert wird, daß die
Schwingungsfrequenz des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses ansteigt. Dies hat insbesondere
im Hochlastbereich des Motors unerwünschte Auswirkungen auf die Fahrleistungen.
Im Hochlastbereich des Motors steuert die erfindungsgemäße Steuereinheit 2 die
Schwingungsfrequenz des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses derart, daß sie niedriger als die
Eigenschwingungsfrequenz des Antriebsstranges ist, wie bei den Steuereinrichtungen
gemäß dem Stand der Technik. Zugleich aber führt sie eine derartige Steuerung des
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses durch, daß die Zeitspanne, während der das Fahrzeug mit
einem fetten Kraftstoff-Luft-Verhältnis betrieben wird, länger wird.
Als nächstes wird dieses Steuerverfahren, wie es durch die Steuereinheit 2 ausgeführt
wird, unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der Fig. 2A und 2B beschrieben.
Die Schritte S3, S4, S9, S10, S11, S13, S14 und S15 der Fig. 2A und die Schritte S19-S24
und S28-S34 der Fig. 2B stellen neue, erfindungsspezifische Schritte dar, wohin
gegen die übrigen Schritte aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Zunächst bestimmt in einem Schritt S1 die Steuereinheit 2, ob oder ob nicht die Bedin
gungen für die Rückkopplungs-Steuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zutreffen.
Die Bedingungen, bei denen keine Rückkopplungskontrolle des Kraftstoff-Luft-Ver
hältnisses durchgeführt wird, herrschen beispielsweise während der Inbetriebnahme des
Motors, wenn die Kühlwassertemperatur des Motors niedrig ist, wenn ein Fehler im O2-Sen
sor 3 auftritt oder wenn die Zeitspanne der Änderung fett/mager des Ausgangs
signals des O2-Sensors 3 gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist. Wenn keine
dieser Bedingungen zutrifft, wird festgestellt, daß die Bedingungen für eine Rückkopp
lungs-Steuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zutreffen.
Wenn die Bedingungen für die Rückkopplungs-Steuerung des Kraftstoff-Luft-Ver
hältnisses nicht zutreffen, wird ein Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient α des Kraftstoff-
Luft-Verhältnisses in einem Schritt S2 auf 1,0 gesetzt.
Im nächsten Schritt S3 wird der Wert "0" in einen Zeitnehmerwert TIMER eingetragen,
der Wert "0" wird in ein Flag F3 eingetragen und das Verfahren wird beendet.
Hierbei werden der Zeitnehmerwert TIMER und das Flag F3 nur benutzt, wenn die Be
dingungen zur Rückkopplungs-Steuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zutreffen und
der Motor im Hochlastbereich läuft. Wenn entsprechend die Bedingungen zur Rück
kopplungs-Steuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nicht zutreffen, wird der Wert "0"
in den Zeitnehmerwert TIMER eingetragen und der Wert "0" wird in das Flag F3 einge
tragen. Bei der Inbetriebnahme des Motors wird der Zeitnehmerwert TIMER auf den
Wert "0" initialisiert und das Flag F3 wird zusammen mit den unten beschriebenen Flags
F1, F2 auf den Wert "0" initialisiert.
In einem Schritt S1 geht das Programm weiter zu einem Schritt S5, wenn die Bedingun
gen zur Rückkopplungs-Steuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zutreffen, und ein
Ausgabesignal OSR1 des O2-Sensors wird ND-gewandelt und abgetastet.
In einem Schritt S6 wird ein Entscheidungswert SL1 mit diesem Wert OSR1 verglichen.
Der Entscheidungswert wird beispielsweise auf ungefähr 500 mV gesetzt. Bei OSR1 ≧ SL1
wird festgestellt, daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis fett ist, und der Wert "1" wird in
ein Flag F1 in einem Schritt S7 eingetragen.
Bei OSR1 < SL1 wird festgestellt, daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis mager ist, und der
Wert "0" wird in das Flag F1 eingetragen. Das Flag F1 ist ein Flag, das bezeichnet, ob
das Ausgangssignal des O2-Sensors 3 eine fette oder magere Mischung anzeigt.
Im Schritt S9 wird ein vorbestimmter Wert Tp1 mit einer Grundbreite des Einspritzimpul
ses Tp verglichen. Bei Tp < Tp1 wird festgestellt, daß der Motor im Hochlastbereich be
trieben wird. In diesem Fall wird der Wert "0" in das Flag F2 im Schritt S10 eingetragen.
Bei Tp ≦ Tp1 wird andererseits festgestellt, daß der Motor in einem anderen Bereich als
dem Hochlastbereich betrieben wird, und der Wert "1" wird in das Flag F2 in einem
Schritt S13 eingetragen. Das Flag F2 ist ein Flag, das bezeichnet, ob oder ob nicht der
Motor im Hochlastbereich betrieben wird.
Im Hochlastbereich des Motors wird in einem Schritt S11 der Zeitnehmerwert TIMER
heraufgesetzt. Zusätzlich wird eine Tabelle, die in Fig. 3 dargestellt ist, nach der Schalt
stellung des Getriebes zu dieser Zeit in einem Schritt S12 durchsucht und die Soll
schwingungsdauer Tf des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses wird festgesetzt.
Der Zeitnehmerwert TIMER ist ein Zeitnehmer, der eine verstrichene Zeit vom Beginn
einer Zeit, die durch Subtraktion eines proportionalen Teils PR von dem Rückkopplungs-
Steuerkoeffizienten α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses erhalten wurde, mißt.
Wie in Fig. 3 gezeigt, wird die Sollschwingungsdauer Tf größer eingestellt als eine
Schwingungsdauer, die der Eigenschwingungsfrequenz des Antriebsstranges ent
spricht. Mit anderen Worten wird die Frequenz auf eine Frequenz gesetzt, die niedriger
ist als die Eigenschwingungsfrequenz des Antriebssystems. Sie wird jedoch so gesetzt,
daß die Abweichung von der Schwingungsdauer der Eigenschwingungsfrequenz nicht
allzu groß ist.
Der Grund, warum sie so gesetzt wird, daß sie nicht allzu sehr von der Eigenschwin
gungsfrequenz des Antriebssystems abweicht, ist der, daß sich die Wirksamkeit der
Umwandlung des Dreiwege-Katalysators 10 verbessert und sich eine erstrebtere Zu
sammensetzung der Auspuffgase ergibt, je kürzer die Sollschwingungsdauer ist.
Wenn andererseits der Motor nicht im Hochlastbereich läuft, wird der Wert "0" in TIMER
in einem Schritt S14, der dem Schritt S13 folgt, eingetragen. Der Wert "0" wird in einem
Schritt S15 in das Flag F3 eingetragen. Dies findet statt, weil TIMER und F3 für die wei
tere Verarbeitung nicht nötig sind, wenn die Maschine nicht im Hochlastbereich betrie
ben wird.
Nach der Verarbeitung der Schritte S12 und S15 geht das Programm weiter zu einem
Schritt S16 der Fig. 2B.
Hier wird festgestellt, ob oder ob nicht der Wert des Flags F1 bei diesem Schleifen
durchlauf derselbe ist wie beim unmittelbar vorangegangenen Schleifendurchlauf, bei
dem das Verfahren durchgeführt wurde. Wenn sich der Wert F1 von dem Wert des un
mittelbar vorangegangenen Schleifendurchlaufs unterscheidet, so deutet dies an, daß
sich das Ausgangssignal des O2-Sensors 3 von fett zu mager oder von mager zu fett
über den Entscheidungswert hin verändert hat. In diesem Fall wird die Verarbeitung ei
nes Schrittes S17 und folgender Schritte durchgeführt. Wenn auf der anderen Seite der
Wert von F1 derselbe wie beim unmittelbar vorangegangenen Schleifendurchlauf ist, so
deutet dies an, daß das Ausgangssignal des O2-Sensors 3 sich nicht über den Ent
scheidungswert verändert hat. In diesem Fall wird die Verarbeitung eines Schrittes S26
und folgender Schritte ausgeführt.
Diese beiden Fälle werden nun im folgenden getrennt betrachtet.
Zunächst wird der Wert des Flags F1 im Schritt S17 bestimmt. Bei F1 = 0 wird ange
zeigt daß sich das Kraftstoff-Luft-Verhältnis von fett auf mager verändert hat. Dies ent
spricht beispielsweise Punkt A in Fig. 4D. In diesem Fall wird der Rückkopplungs-
Korrekturkoeffizient α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses durch Addition eines Proportio
nalteils PL zum Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten α des Kraftstoff-Luft-Ver
hältnisses des unmittelbar vorangegangenen Schleifendurchlaufs in einem Schritt S18
aktualisiert.
In einem Schritt S19 wird der Wert "0" in das Flag F3 eingetragen und der derzeitige Ar
beitsvorgang wird beendet. Das Flag F3 wird von dem Zeitpunkt an, bei dem der Pro
portionalteil PR von dem Rückkopplungs-Koeffizienten α des Kraftstoff-Luft-
Verhältnisses abgezogen wird, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem das Kraftstoff-Luft-
Verhältnis wieder mager wird, auf den Wert "1" gesetzt, wie in Fig. 4G gezeigt. Das Flag
F3 ist in allen anderen Fällen auf den Wert "0" gesetzt. Wenn F1 = 1 ist, so zeigt dies,
daß sich das Kraftstoff-Luft-Verhältnis von mager auf fett geändert hat. Dies entspricht
beispielsweise Punkt C der Fig. 4D. In diesem Fall wird das Flag F2 in einem Schritt S20
bestimmt. Bei F2 = 0, d. h. beim Betrieb der Maschine im Hochlastbereich, wird der Zeit
nehmerwert TIMER auf den Sollwert Tf in einem Schritt S21 gesetzt.
Bei TIMER < Tf ist die Schwingungsdauer des Rückkopplungs-Steuerkoeffizienten α
des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses kleiner als die Sollschwingungsdauer. Das Programm
geht daher weiter zu einem Schritt S22, der Rückkopplungs-Steuerkoeffizient α des
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses des unmittelbar vorangegangenen Schleifendurchlaufs wird
auf den derzeitigen Rückkopplungs-Steuerkoeffizienten α des Kraftstoff-Luft-
Verhältnisses gesetzt, der Arbeitsvorgang des obenerwähnten Schrittes S19 wird aus
geführt und das Verfahren wird beendet.
Bei TIMER ≧ Tf geht das Programm von dem Schritt S21 weiter zu den Schritten S23,
S24 und S25. Im Schritt S23 wird der Wert "0" in TIMER eingetragen. Im Schritt S24
wird der Wert "1" in das Flag F3 eingetragen. Im Schritt S25 wird der Rückkopplungs-
Steuerkoeffizient α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses durch Subtraktion des proportiona
len Teils PR vom Rückkopplungs-Steuerkoeffizienten α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses
aktualisiert. Dieser Vorgang findet statt, wenn TIMER bereits die Sollschwingungsdauer
Tf zu dem Zeitpunkt überschritten hat, an dem das Ausgangssignal des O2-Sensors von
mager auf fett wechselt, wie in Fig. 5A-5E gezeigt. Diese Situation tritt beispielsweise
dann auf, wenn eine hohe Übersetzung im Getriebe verwendet wird und die Schwin
gungsdauer der Eigenschwingung des Antriebsstranges kürzer als die Schwingungs
dauer des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses ist. In diesem Fall tritt keine Resonanz zwischen
der Schwankung des Antriebsmoments und den Eigenschwingungen des Antriebs
stranges auf. Dadurch besteht kein Bedarf, die Schwingungsdauer des Kraftstoff-Luft-
Verhältnisses gezielt zu ändern. Dadurch wird im Schritt S25 der Rückkopplungs-
Steuerkoeffizient α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses durch Subtraktion des proportiona
len Teils PR aktualisiert, wie im Fall des normalen Rückkopplungs-Steuerungsschemas
des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses.
Auch in dem Fall, bei dem in dem Schritt S20 bestimmt wird, daß der Motor nicht im
Hochlastbereich betrieben wird, geht das Programm vom Schritt S20 weiter zum Schritt
S25 und der Rückkopplungs-Steuerkoeffizient α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses wird
durch Subtraktion des proportionalen Teils PR vom Rückkopplungs-Steuerkoeffizienten
α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses aktualisiert. Der Zustand, bei dem der Motor nicht im
Hochlastbereich betrieben wird, entspricht beispielsweise dem Teil, bei dem F2 = 1 in
Fig. 4A-4E ist. In diesem Zustand wird eine normale Rückkopplungs-Steuerung des
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses durchgeführt.
Zunächst wird der Wert des Flags F1 in einem Schritt S2 bestimmt. Bei F1 = 0 ist ge
zeigt, daß der magere Betriebszustand noch vom unmittelbar vorangegangenen
Schleifendurchlauf, bei dem das Verfahren ausgeführt wurde, anhält. Dies entspricht
beispielsweise Punkt B in Fig. 4D.
In diesem Fall wird der Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient α des Kraftstoff-Luft-Ver
hältnisses durch Addition eines Integralteils IL zum Rückkopplungs-Korrekturkoeffizien
ten α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses des unmittelbar vorangegangenen Schleifen
durchlaufs in einem Schritt S27 addiert. Schließlich wird der Arbeitsvorgang des oben
genannten Schrittes S19 durchgeführt und der derzeitige Arbeitsvorgang wird beendet.
F1 = 1 zeigt, daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis nach dem unmittelbar vorangegangenen
Schleifendurchlauf, bei dem das Verfahren durchgeführt wurde, noch immer fett ist. In
diesem Fall wird das Flag F2 in einem Schritt S28 bestimmt. Bei F2 = 0, d. h. wenn der
Motor im Hochlastbereich betrieben wird, wird das Flag F3 in einem Schritt S29 be
stimmt. Wenn die Bedingungen der Rückkopplungs-Steuerung des Kraftstoff-Luft-Ver
hältnisses und die Hochlastbedingungen zutreffen, wie in Fig. 4G gezeigt, wird das Flag
F3 auf den Wert "1" gesetzt, wenn der Proportionalteil PR vom Rückkopplungs-Steuer
koeffizienten α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses abgezogen wird, und wird dann auf den
Wert "0" zurückgesetzt, wenn der Proportionalteil PL addiert wird.
Bei F3 = 0 im Schritt S29 wird der Zeitnehmerwert TIMER mit dem Sollwert Tf in einem
Schritt S30 verglichen.
Bei TIMER < Tf geht das Programm weiter zu einem Schritt S31, der Rückkopplungs-
Steuerkoeffizient α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses wird beibehalten, Schritt S19 wird
durchgeführt und der vorliegende Arbeitsvorgang wird beendet. Der in Schritt S31
durchgeführte Arbeitsvorgang entspricht dem Punkt D in Fig. 4D.
Vorausgesetzt, daß der Motor im Hochlastbereich betrieben wird, wird dieser Zeitneh
merwert TIMER in Schritt S11 jedesmal bei der Durchführung dieses Verfahrens her
aufgesetzt und in einem Schritt S32 zurückgesetzt, wenn er den Sollwert Tf erreicht.
Dies entspricht beispielsweise Punkt E in Fig. 4D. Auf diese Weise wird der Wert von
TIMER bei jeder Sollschwingungsdauer TYP wie in Fig. 4F gezeigt, zurückgesetzt.
Zur selben Zeit, wenn TIMER zurückgesetzt wird, wird der Rückkopplungs-Steuer
koeffizient α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses durch Subtraktion des proportionalen Teils
PR vom Rückkopplungs-Steuerkoeffizienten α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses des un
mittelbar vorangegangenen Schleifendurchlaufs in einem Schritt S33, der dem Schritt
S32 folgt, aktualisiert.
In einem Schritt S34 wird der Wert "1" in das Flag F3 eingetragen. Vorausgesetzt, daß
F1 = 1 (der Motor läuft weiterhin mit einem fetten Kraftstoff-Luft-Verhältnis) und F2 = 0
(Hochlastbereich) zutrifft, gehen die nächsten und die folgenden Verfahrensschritte vom
Schritt S29 zu einem Schritt S35, da dieses Flag F3 auf den Wert "1" gesetzt wurde. In
diesen Schritten wird der Rückkopplungs-Steuerkoeffizient α des Kraftstoff-Luft-
Verhältnisses durch Subtraktion des Integralteils IR von α des unmittelbar vorangegan
genen Schleifendurchlaufs aktualisiert. Dieser Verfahrensschritt entspricht dem Punkt F
in Fig. 4D.
Aufgrund der Subtraktion dieses Integralteils IR ändert sich das Ausgangssignal des O2-Sen
sors 3 schließlich von fett zu mager. Dies entspricht beispielsweise dem Punkt G in
Fig. 4D. Dies komplettiert einen Schwingungszyklus des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses im
Hochlastbereich mit dem Punkt A als Startpunkt.
Bei F2 = 1 im Schritt S28, d. h. der Motor läuft nicht im Hochlastbereich, geht das Pro
gramm weiter zum obengenannten Schritt S35 und der Rückkopplungs-Koeffizient α
des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses wird durch Subtraktion des Integralteils IR vom Rück
kopplungs-Koeffizienten α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses aktualisiert.
Die Proportionalteile PR, PL und die Integralteile IR, IL entsprechen der Sollschwin
gungsdauer Tf, so daß der Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient die in Fig. 4C gezeigte
Wellenform aufweist.
Die Steuereinheit 2 berechnet die Impulsbreite Ti der Kraftstoffeinspritzung, die an das
Kraftstoff-Einspritzventil 7 ausgegeben wird, mit Hilfe des Rückkopplungs-Korrektur
koeffizienten α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, der durch das Verfahren der Fig. 2A
und 2B beispielsweise alle 10 Millisekunden durch die nachstehende Gleichung berech
net wird.
Ti = Tp.Co.α.αm.2+Ts (1),
wobei Tp = Grundbreite des Einspritzimpulses,
Co = Summe aus 1 und den Korrekturkoeffizienten,
αm = Iterations-Korrekturkoeffizient des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses,
Ts = unwirksame Impulsbreite;
Co = Summe aus 1 und den Korrekturkoeffizienten,
αm = Iterations-Korrekturkoeffizient des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses,
Ts = unwirksame Impulsbreite;
wobei K = const.,
Qa = Luftansaugvolumen des Motors,
N = Drehgeschwindigkeit des Motors.
Qa = Luftansaugvolumen des Motors,
N = Drehgeschwindigkeit des Motors.
Das Kraftstoff-Einspritzventil 7 führt eine Kraftstoff-Einspritzung in jedem Zylinder ent
sprechend der Einspritz-Impulsbreite Ti, wie sie in der oben beschriebenen Weise be
rechnet wird, bei jeder zweiten Motorumdrehung durch.
Aufgrund der obenerwähnten Steuerung wird eine Rückkopplungs-Steuerung des Kraft
stoff-Luft-Verhältnisses nur mit den Proportionalteilen PR, PL und den Integralteilen IR,
IL außerhalb des Hochlastbereichs des Motors 1 durchgeführt. Die Proportionalteile PR,
PL und die Integralteile IR, IL sind so angepaßt, daß die Schwingungsfrequenz des
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses ausreichend groß ist, d. h. daß eine Schwingungsdauer des
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses ausreichend kurz ist, um einen erwünschten Effekt auf den
Umwandlungswirkungsgrad des Katalysators im Niedriglastbereich zu erzielen.
Im Hochlastbereich andererseits, wie in Fig. 4A-4G gezeigt,
- 1) startet das Festhalten von α zur selben Zeit, in der sich das Ausgangssignal des O2-Sensors 3 sich von mager auf fett ändert,
- 2) hört das Festhalten von α auf, wenn der Zeitnehmerwert TIMER die Sollschwin gungsdauer Ti erreicht,
- 3) wird der Proportionalteil PR von α abgezogen und der Zeitnehmerwert TIMER auf den Wert "0" gesetzt, wenn der Zeitnehmerwert TIMER mit der Sollschwingungs dauer Tf übereinstimmt,
- 4) wird die verstrichene Zeit wieder durch den Zeitnehmerwert TIMER gemessen und α schrittweise durch Subtraktion des Integraiteils IR herabgesetzt, bis das Aus gangssignal des O2-Sensors auf mager wechselt,
- 5) wird der Proportionalteil PL zu α hinzuaddiert, wenn das Ausgangssignal des O2-Sen sors 3 sich von fett auf mager ändert,
- 6) wird α schrittweise durch Addieren des Integralteils IL erhöht, bis das Ausgangs signal des O2-Sensors auf fett wechselt.
Durch Festhalten des Rückkopplungs-Steuerkoeffizienten α des Kraftstoff-Luft-Ver
hältnisses während der Zeitspanne von 1) bis 2) oben wird die Zeitspanne während der
der Motor mit einem fetten Kraftstoff-Luft-Verhältnis betrieben wird, länger. Daher kann
eine geeignete Fahrleistung im Schwerlastbereich des Motors aufrechterhalten werden,
bei der leicht Drehmomentschwankungen während der Rückkopplungs-Steuerung des
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses auftreten, während eine Resonanz mit dem Antriebsstrang
vermieden wird.
Wenn der Zeitpunkt der Subtraktion des Proportionalteils PR vom Rückkopplungs-
Koeffizienten α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nur verzögert wurde, nachdem sich das
vom O2-Sensor ausgegebene Signal auf fett ändert, würde die Zeitspanne, während der
der Integralteil IL addiert wird, länger werden. Als Ergebnis würde die Amplitude der
Schwankungen des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses ansteigen und die Möglichkeit auftre
ten, daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis außerhalb des "Katalysator-Fensters" abgleiten
würde, also des Bereichs, bei dem ein guter Wirkungsgraf der katalytischen Umwand
lung erhalten wird. Erfindungsgemäß wird jedoch der Rückkopplungs-Steuerkoeffizient α
des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses festgehalten, so daß der Integralteil IL nicht während
über eine große Zeitspanne hinzuaddiert wird. Dadurch steigt die Amplitude des Kraft
stoff-Luft-Verhältnisses selbst dann nicht an, wenn sich die Schwingungsdauer des
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses erhöht.
Fig. 6A und 6B sowie Fig. 7A-7G zeigen eine zweite, erfindungsgemäße Ausfüh
rungsform.
Dieses Flußdiagramm wird anstelle des Flußdiagramms der obengenannten, ersten
Ausführungsform, die in Fig. 2A und 2B gezeigt ist, verwendet.
Die Unterschiede zum Flußdiagramm der Fig. 2A und 2B sind, daß neue Schritte S41-S47
hinzugefügt wurden und die Schritte S21, S23, S24 und S30 entfernt wurden.
Im Schritt S41 wird der Zeitnehmerwert TD zurückgesetzt, wenn die Bedingungen zur
Rückkopplungs-Steuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nicht zutreffen.
Im Schritt S42 wird der Zeitnehmerwert TD zurückgesetzt, wenn die Bedingungen zur
Rückkopplungs-Steuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zutreffen und der Motor
nicht im Hochlastbereich betrieben wird. Der Zeitnehmerwert TD mißt die verstrichene
Zeit von dem Punkt an, bei dem das Ausgangssignal des O2-Sensors 3 sich von fett auf
mager ändert, und wird bei der Inbetriebnahme des Motors auf den Wert "0" initialisiert.
Wenn das Flag F2 im Schritt S20 0 ist, wird ein Iterationswert DL der Verzögerungszeit
durch die folgende Gleichung im Schritt S44 aktualisiert.
DL = DL(alt)+K1.(Tf-TIMER) (3)
wobei DL(alt) = DL des unmittelbar vorangegangenen Schleifendurchlaufs
K1 = Aktualisierungsanteil (positive Konstante).
K1 = Aktualisierungsanteil (positive Konstante).
In einem Schritt S45 wird der Zeitnehmerwert TIMER zurückgesetzt. Als Ergebnis wird
der Zeitnehmerwert auf den Wert "0" zurückgesetzt, wenn das Ausgangssignal des O2-Sen
sors 3 sich von mager auf fett ändert, wie in Fig. 7F gezeigt. Demgemäß entspricht
der Zeitnehmerwert, der in der Berechnung des Schrittes S44 verwendet wird, im Ge
gensatz zum Falle der obenerwähnten, ersten Ausführungsform, der Schwingungsdauer
des Ausgangssignals des O2-Sensors 3, wobei die Zeit, bei der das Kraftstoff-Luft-
Verhältnis von mager auf fett wechselt, als Startpunkt genommen wird.
Wenn der Zeitnehmerwert TIMER kleiner ist als die Sollschwingungsdauer Tf, wird der
Iterationswert DL der Verzögerungszeit in Gleichung (3) durch Heraufsetzen aktualisiert.
Wenn der Zeitnehmerwert TIMER größer ist als die Sollschwingungsdauer Tf, wird er
durch Herabsetzen aktualisiert. Dadurch stimmt die Schwingungsdauer des Ausgangs
signals des O2-Sensors 3, d. h. die tatsächliche Schwingungsdauer des Kraftstoff-Luft-
Verhältnisses, mit der Sollschwingungsdauer Tf überein, wenn die Iteration fortschreitet.
Der Iterationswert DL der Verzögerungszeit wird in einem Hilfsspeicher (RAM) gespei
chert, um ihn als DL(alt) bei der nächsten Berechnung zu verwenden.
Wenn entsprechend dieser Ausführungsform das Ausgangssignal des O2-Sensors 3
weiterhin im Hochlastbereich des Motors fett bleibt, werden ein Zeitnehmerwert TD und
der Iterationswert DL der Verzögerungszeit in einem Schritt S46 miteinander verglichen.
Bei TD < DL wird der Zeitnehmerwert TD in einem Schritt S47 heraufgesetzt und der
Rückkopplungs-Steuerkoeffizient α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses wird in einem
Schritt S31 festgehalten.
Bei TD ≧ DL aufgrund wiederholten Heraufsetzens des Zeitnehmerwerts TD geht das
Programm weiter vom Schritt S46 zu einem Schritt S29. Die Verarbeitungsschritte des
Schrittes S29 und der folgenden Schritte sind dieselben wie bei der oben geschilderten,
ersten Ausführungsform.
Fig. 7A-7G zeigen die Änderungen der Flags F1-F3, des Rückkopplungs-Steuer
koeffizienten α,des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, des Ausgangssignals OSR1 des O2-Sen
sors 3, der Zeitnehmerwerte TIMER und TD und den Iterationswert DL der Verzöge
rungszeit im Hochlastbereich.
Gemäß der zweiten Ausführungsform sind der Zeitnehmerwert TD und der Iterationswert
DL der Verzögerungszeit neue Hinzufügungen und der Startpunkt des Zeitnehmerwerts
TIMER unterscheidet sich ebenfalls.
Daher wird als nächstes eine Beschreibung der Arbeitsvorgänge in den Flußdiagram
men der Fig. 6A und 6B präsentiert, die bei jeden der Punkte B, C, D, E und F der Fig. 7C
ausgeführt werden.
Beim Punkt A führt das Programm die Schritte in der Reihenfolge S16, S17, S18, S43
und S19 aus und der Zeitnehmerwert TD wird auf den Wert "0" zurückgesetzt.
Im Punkt B führt das Programm die Schritte S16, S26, S27, S43 und S19 in dieser Rei
henfolge aus und der Zeitnehmerwert TD bleibt auf dem Wert "0".
Im Punkt C führt das Programm die Schritte S16, S17, S20, S44, S45, S22 und S19 in
dieser Reihenfolge aus, der Iterationswert DL der Verzögerungszeit wird aktualisiert und
der Zeitnehmerwert TIMER wird auf den Wert "0" zurückgesetzt.
Im Punkt D führt das Programm die Schritte S16, S26, S28, S46, S47, S31 und S19 in
dieser Reihenfolge aus und der Zeitnehmerwert TD wird heraufgesetzt.
Im Punkt E führt das Programm die Schritte S16, S26, S28, S46, S29, S33 und S34 in
dieser Reihenfolge aus und der Zeitnehmerwert TD wird gehalten.
Im Punkt F führt das Programm die Schritte S16, S26, S28, S46, S29 und S35 in dieser
Reihenfolge aus. In diesem Fall wird der Zeitnehmerwert TD festgehalten.
Der Punkt G entspricht A.
Wie in Fig. 7A-7G gezeigt, mißt der Zeitnehmerwert TD die Zeit von dem Punkt an, an
dem das Ausgangssignal des O2-Sensors 3 auf fett wechselt.
Wenn das Ausgangssignal des O2-Sensors 3 auf fett wechselt, beginnt das Festhalten
des Rückkopplungs-Steuerkoeffizienten α des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses. Wenn der
Zeitnehmerwert TD mit dem Iterationswert DL der Verzögerungszeit übereinstimmt, wird
das Festhalten von α beendet. Mit anderen Worten ist bei dieser Ausführungsform die
Zeit, bei der das Festhalten von α beginnt, dieselbe wie bei der ersten Ausführungsform,
aber die Zeit, bei der das Festhalten von α endet, unterscheidet sich von der ersten
Ausführungsform.
Des weiteren zeigt Fig. 7G, wie der Iterationswert DL der Verzögerungszeit sich ändert,
wenn der Zeitnehmerwert TIMER kleiner ist als die Sollschwingungsdauer Tf. Wenn der
Zeitnehmerwert TIMER kleiner ist als die Sollschwingungsdauer Tf, steigt der Iterations
wert DL der Verzögerungszeit allmählich an und wird bei dem DL flacher. Bei dem der
Zeitnehmerwert TIMER mit der Sollschwingungsdauer Tf übereinstimmt. Die Haltezeit
von α nimmt ebenfalls allmählich zusammen mit dieser Änderung von DL zu.
Im Hochlastbereich des Motors gemäß der zweiten Ausführungsform:
- 1) beginnt das Festhalten von α, wenn das Ausgangssignal des O2-Sensors 3 von mager auf fett wechselt, und der Zeitnehmerwert TIMER wird auf den Wert "0" zu rückgesetzt.
- 2) wird verstrichene Zeit durch den Zeitnehmerwert TIMER gemessen und das Fest halten von α geht weiter.
- 3) wird der Proportionalteil PR von α abgezogen, wenn der Zeitnehmerwert TD mit dem Iterationswert DL der Verzögerungszeit übereinstimmt, und der Iterationswert DL der Verzögerungszeit wird aktualisiert.
- 4) wird α in Integralschritten IR herabgesetzt bis das Ausgangssignal des O2-Sensors 3 sich von fett auf mager ändert.
- 5) wird ein Proportionalteil PL zu α hinzuaddiert, wenn das Ausgangssignal des O2-Sen sors 3 sich von fett auf mager ändert, und der Zeitnehmerwert TD wird zurück gesetzt.
- 6) wird α in Integralschritten IL heraufgesetzt bis das Ausgangssignal des O2-Sensors 3 sich von mager auf fett ändert.
Bei dieser Ausführungsform ist die Steuerung etwas komplexer als bei der ersten Aus
führungsform, aber im Gegensatz zur ersten Ausführungsform, die die Schwingungs
dauer von α mißt, wird die Schwingungsdauer des Ausgangssignals des O2-Sensors 3,
d. h. die Schwingungsdauer des tatsächlichen Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, direkt ge
messen. Dadurch kann die Schwingungsdauer des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses genau
er gesteuert werden.
Fig. 8 und 9 zeigen eine dritte, erfindungsgemäße Ausführungsform.
Diese Ausführungsform bezieht sich auf die Speicherung des Iterationswerts DL der
Verzögerungszeit im Hilfsspeicher (RAM).
Wie in Fig. 8 gezeigt, wird bei dieser Ausführungsform ein Speicherbereich des Iterati
onswerts DL der Verzögerungszeit, der im Hochlastbereich des Motors verwendet wird,
durch ein Luftansaugvolumen Qa in drei Bereiche und diese weiter in vier Bereiche ent
sprechend der Schaltstellung unterteilt, um so insgesamt 12 Bereiche zu erhalten. Ein
Iterationswert DL der Verzögerungszeit wird in jedem Bereich getrennt gespeichert. Wie
beispielsweise in Fig. 9 gezeigt, wird im 1. Gang 0,4 als ein Iterationswert DL der Verzö
gerungszeit für das Luftansaugvolumen Qa zwischen Q1 und Q2, 0,6 als Iterationswert
DL der Verzögerungszeit zwischen Q1 und Q2 und 0,8 als ein Iterationswert DL der
Verzögerungszeit zwischen Q3 und Q4 gespeichert. Dadurch, daß auf diese Weise der
Speicherbereich von DL entsprechend den Betriebszuständen des Motors fein eingeteilt
wird, kann die Schwingungsdauer des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses über dem gesamten
Hochlastbereich des Motors genau gesteuert werden.
Fig. 10 zeigt eine vierte, erfindungsgemäße Ausführungsform.
Dies ist eine weitere Form der Tabelle des Iterationswerts DL der Verzögerungszeit der
dritten Ausführungsform. Da das Luftansaugvolumen Qa letztendlich proportional zu ei
ner Drehgeschwindigkeit N im Hochlastbereich des Motors ist, wie in Fig. 10 gezeigt,
kann der Speicherbereich des Iterationswerts DL der Verzögerungszeit entsprechend
der Drehgeschwindigkeit N anstelle des Luftansaugvolumens Qa der dritten Ausfüh
rungsform unterteilt werden. Dabei wird die gleiche, wünschenswerte Wirkung wie bei
der dritten Ausführungsform erhalten.
Bei den oben geschilderten Ausführungsformen wurden die Schwingungsdauer von α
und die Schwingungsdauer des Ausgangssignals des O2-Sensors 3 so gesteuert, daß
sie mit der Sollschwingungsdauer übereinzustimmen. Es ist jedoch sofort einsichtig, daß
eine Sollfrequenz so gesetzt werden kann, daß sie sich nicht mit der Eigenschwin
gungsfrequenz des Antriebsstranges überdeckt, und eine Steuerung so durchgeführt
werden kann, daß die Schwingungsfrequenz von α und vom Ausgangssignal des O2-Sen
sors 3 mit dieser Sollfrequenz während der Rückkopplungs-Steuerung des Kraft
stoff-Luft-Verhältnisses übereinstimmen.
Der entsprechende Aufbau, die entsprechenden Materialien, Verfahren, und Äquiva
lente aller Vorrichtungen und Funktionselemente in den unten angeführten Ansprüchen
sollen jedweden Aufbau, jedwedes Material oder jedwedes Verfahren zum Ausführen
der Funktionen mit anderen als im einzelnen beanspruchten Bauteilen beinhalten.
Die Ausführungsformen dieser Erfindung, zu denen ein ausschließliches Eigentum oder
ein ausschließliches Recht beansprucht werden, sind wie folgt
definiert.
Claims (17)
1. Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, wobei ein Kraftstoff-Luft-
Verhältnis eines Kraftstoff-Luft-Gemisches, das an einen Motor (1) zugeführt wird,
durch einen Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor (3) erfaßt wird und eine Rückkopp
lungs-Steuerung durchgeführt wird, so daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis zwischen
fett und mager um einen vorbestimmten Zielwert als Mittelwert schwingt, wobei der
Motor (1) mit einem Antriebsstrang, der eine Eigenschwingungsfrequenz aufweist,
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung folgende
Merkmale aufweist:
einen Mikroprozessor (3), der programmiert ist:
eine Sollfrequenz der Schwingung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses auf einen von der Eigenschwingungsfrequenz unterschiedlichen Wert festzusetzen,
eine Frequenz der Schwingung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zu messen, und
einen Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten (α) des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses derart zu berechnen, daß die Schwingungsfrequenz des Kraftstoff-Luft-Ver hältnisses mit der Sollfrequenz übereinstimmt und daß die Zeitspanne, während der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis fett ist, länger ist als die Zeitspanne, bei der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis mager ist, und
eine Änderungsvorrichtung (7) des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, die das Kraftstoff- Luft-Verhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemisches, das an den Motor (1) entsprechend dem Korrekturkoeffizienten (α) des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zugeführt wird, ändert.
einen Mikroprozessor (3), der programmiert ist:
eine Sollfrequenz der Schwingung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses auf einen von der Eigenschwingungsfrequenz unterschiedlichen Wert festzusetzen,
eine Frequenz der Schwingung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zu messen, und
einen Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten (α) des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses derart zu berechnen, daß die Schwingungsfrequenz des Kraftstoff-Luft-Ver hältnisses mit der Sollfrequenz übereinstimmt und daß die Zeitspanne, während der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis fett ist, länger ist als die Zeitspanne, bei der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis mager ist, und
eine Änderungsvorrichtung (7) des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, die das Kraftstoff- Luft-Verhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemisches, das an den Motor (1) entsprechend dem Korrekturkoeffizienten (α) des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zugeführt wird, ändert.
2. Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nach Anspruch 1, wobei die
Änderungsvorrichtung (7) des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses ein Kraftstoff-Einspritz
ventil (7) zum Einspritzen von Kraftstoff in Ansaugluft des Motors (1) umfaßt.
3. Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Gemisches nach Anspruch 1, wobei der Mi
kroprozessor (2) programmiert ist, die Dauer der Schwingung des Kraftstoff-Luft-
Verhältnisses zu messen, wobei ein Aktualisieren des Korrekturkoeffizienten (α)
des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses während einer Zeitspanne ausgesetzt wird, die
einem Unterschied zwischen der Schwingungsdauer des Kraftstoff-Luft-
Verhältnisses und der Sollschwingungsdauer (Tf) entspricht, wenn die Schwin
gungsdauer des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses kleiner ist als eine Sollschwingungs
dauer (Tf), die der Sollfrequenz entspricht.
4. Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nach Anspruch 1, wobei der
Mikroprozessor (2) des weiteren programmiert ist, das Aussetzen der Aktualisie
rung des Korrekturkoeffizienten (α) des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses freizugeben,
wenn die Schwingungsdauer des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses die Sollschwin
gungsdauer (Tf) erreicht.
5. Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nach Anspruch 3, wobei die
Steuereinrichtung des weiteren einen Lastsensor (6) zum Erfassen einer Last des
Motors (1) aufweist und der Mikroprozessor (2) des weiteren programmiert ist, das
Aktualisieren des Korrekturkoeffizienten (α) des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nur
auszusetzen, wenn der Motor (1) sich in einem vorbestimmten Hochlastbereich
befindet.
6. Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nach Anspruch 5, wobei der
Lastsensor (6) einen Luftströmungsmesser (6) zum Erfassen eines Ansaugluftvo
lumens des Motors (1) umfaßt.
7. Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nach Anspruch 1, wobei die
Sollfrequenz niedriger festgesetzt ist als die Eigenschwingungsfrequenz.
8. Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nach Anspruch 1, wobei der
Antriebsstrang ein Getriebe mit einer Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen auf
weist, die Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses einen Sensor (12)
zum Erfassen eines Übersetzungsverhältnisses aufweist und der Mikroprozessor
(2) des weiteren programmiert ist, die Sollfrequenz für jedes Übersetzungsverhält
nis festzusetzen.
9. Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nach Anspruch 1, wobei die
Steuereinrichtung des weiteren einen Lastsensor (6) zum Erfassen einer Last des
Motors (1) aufweist und der Mikroprozessor (2) des weiteren programmiert ist, die
Schwingungsfrequenz des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zu ändern, je nachdem ob
der Motor (1) innerhalb eines vorbestimmten Hochlastbereichs oder nicht inner
halb eines vorbestimmten Hochlastbereichs betrieben wird.
10. Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nach Anspruch 1, wobei der
Mikroprozessor (2) des weiteren programmiert ist, eine verstrichene Zeit (TD) von
der Änderung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von mager auf fett an zu messen,
das Aktualisieren des Korrekturkoeffizienten (α) des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses
auszusetzen, bis die verstrichene Zeit einen vorbestimmten Iterationswert (DL) der
Verzögerungszeit erreicht, eine Schwingungsdauer (TIMER) der Schwingung des
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zu messen und den Iterationswert (DL) der Verzöge
rungszeit basierend auf einem Unterschied zwischen der Schwingungsdauer
(TIMER) des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses und einer Sollschwingungsdauer (Tf)
entsprechend der Sollfrequenz zu aktualisieren.
11. Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nach Anspruch 10, wobei der
Mikroprozessor (2) des weiteren programmiert ist, das Aussetzen der Aktualisie
rung des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten (α) des Kraftstoff-Luft-Ver
hältnisses freizugeben, wenn die verstrichene Zeit (TD) den Iterationswert (DL) der
Verzögerungszeit erreicht.
12. Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nach Anspruch 10, wobei die
Steuereinrichtung des weiteren einen Lastsensor (6) zum Erfassen einer Last des
Motors (1) aufweist und der Mikroprozessor (2) des weiteren programmiert ist, das
Aktualisieren des Korrekturkoeffizienten (α) des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nur
dann auszusetzen, wenn der Motor (1) sich in einem vorbestimmten Hochlastbe
reich befindet.
13. Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nach Anspruch 10, wobei der
Mikroprozessor (2) programmiert ist, den Iterationswert (DL) der Verzögerungszeit
entsprechend der folgenden Gleichung zu aktualisieren:
DL = DL(alt)+k1.(Tf-TIMER)
wobei DL(alt) = DL vom unmittelbar vorhergehenden Schleifendurchlauf
K1 = Aktualisierungsverhältnis (positive Konstante).
DL = DL(alt)+k1.(Tf-TIMER)
wobei DL(alt) = DL vom unmittelbar vorhergehenden Schleifendurchlauf
K1 = Aktualisierungsverhältnis (positive Konstante).
14. Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nach Anspruch 13, wobei der
Antriebsstrang ein Getriebe umfaßt, das eine Vielzahl von Übersetzungsverhält
nissen aufweist, die Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses einen Sen
sor (12) zum Erfassen eines Übersetzungsverhältnisses aufweist und der Mikro
prozessor (2) des weiteren programmiert ist, den Iterationswert (DL) der Verzöge
rungszeit als einen gespeicherten Iterationswert der Verzögerungszeit für jedes
Übersetzungsverhältnis zu speichern, wobei der gespeicherte Iterationswert der
Verzögerungszeit entsprechend dem Übersetzungsverhältnis zu dem Zeitpunkt,
zu dem die verstrichene Zeit (TD) gemessen wird, als der Wert (DL(alt)) des un
mittelbar vorangegangenen Schleifendurchlaufs des Iterationswerts der Verzöge
rungszeit verwendet wird.
15. Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nach Anspruch 13, wobei die
Steuereinrichtung des weiteren einen Lastsensor (6) zum Erfassen einer Last des
Motors (1) aufweist und der Mikroprozessor (2) des weiteren programmiert ist, den
Iterationswert (DL) der Verzögerungszeit als einen gespeicherten Iterationswert
der Verzögerungszeit für jeden vorbestimmten Lastbereich zu speichern, wobei
der gespeicherte Iterationswert der Verzögerungszeit entsprechend der Last zu
dem Zeitpunkt, zu dem die verstrichene Zeit (TD) gemessen wird, als der Wert
(DL(alt)) des unmittelbar vorangegangenen Schleifendurchlaufs des Iterations
werts der Verzögerungszeit verwendet wird.
16. Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nach Anspruch 13, wobei die
Steuereinrichtung des weiteren einen Drehgeschwindigkeitssensor (4) zum Erfas
sen einer Drehgeschwindigkeit (N) des Motors (1) aufweist und der Mikroprozessor
(2) des weiteren programmiert ist, den Iterationswert (DL) der Verzögerungszeit als
einen gespeicherten Iterationswert der Verzögerungszeit für jeden vorbestimmten
Drehgeschwindigkeitsbereich des Motors (1) zu speichern und den gespeicherten
Iterationswert der Verzögerungszeit, der der Drehgeschwindigkeit des Motors (1)
entspricht, wenn die verstrichene Zeit (TD) gemessen wird, als den Wert (DL(alt))
vom unmittelbar vorangegangenen Schleifendurchlauf des Iterationswerts der
Verzögerungszeit zu verwenden.
17. Steuereinrichtung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, wobei ein Kraftstoff-Luft-
Verhältnis eines Kraftstoff-Luft-Gemisches, das an einen Motor (1) zugeführt wird,
durch einen Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor (3) erfaßt wird und eine Rückkopp
lungs-Steuerung derart durchgeführt wird, daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis zwi
schen fett und mager um einen vorbestimmten Wert als Mittelwert schwingt, wobei
der Motor (1) mit einem Antriebssystem, das eine Eigenschwingungsfrequenz auf
weist, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung folgen
de Merkmale aufweist:
Vorrichtung (2, S12) zum Festsetzen einer Sollfrequenz der Schwingung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses auf einen von der Eigenschwingungsfrequenz unter schiedlichen Wert,
Vorrichtung (2, S11) zum Messen einer Frequenz der Schwingung des Kraftstoff- Luft-Verhältnisses, Vorrichtung (2, S22, S31) zum Berechnen eines Rückkopplungs-Korrektur koeffizienten (α) des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses derart, daß die Schwingungsfre quenz des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses mit der Sollfrequenz übereinstimmt und daß die Zeitspanne, während der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis fett ist, länger ist als die Zeitspanne, während der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis mager ist, und
eine Vorrichtung (7) zum Ändern des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses des Kraftstoff- Luft-Gemisches, das an den Motor (1) zugeleitet wird, entsprechend dem Korrek turkoeffizienten (α) des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses.
Vorrichtung (2, S12) zum Festsetzen einer Sollfrequenz der Schwingung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses auf einen von der Eigenschwingungsfrequenz unter schiedlichen Wert,
Vorrichtung (2, S11) zum Messen einer Frequenz der Schwingung des Kraftstoff- Luft-Verhältnisses, Vorrichtung (2, S22, S31) zum Berechnen eines Rückkopplungs-Korrektur koeffizienten (α) des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses derart, daß die Schwingungsfre quenz des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses mit der Sollfrequenz übereinstimmt und daß die Zeitspanne, während der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis fett ist, länger ist als die Zeitspanne, während der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis mager ist, und
eine Vorrichtung (7) zum Ändern des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses des Kraftstoff- Luft-Gemisches, das an den Motor (1) zugeleitet wird, entsprechend dem Korrek turkoeffizienten (α) des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses.
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