DE3133911A1

DE3133911A1 - "verfahren und vorrichtung zum regeln des kraftstoff-luftverhaeltnisses fuer eine brennkraftmaschine"

Info

Publication number: DE3133911A1
Application number: DE19813133911
Authority: DE
Inventors: Masakazu Ninomiya; Atsushi Kariya Aichi Suzuki
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1980-08-27
Filing date: 1981-08-27
Publication date: 1982-03-25
Also published as: JPS5741442A; DE3133911C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln- des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine.

Es ist üblich, im normalen Betrieb das Kraftstoff-Luftverhältnis für eine Brennkraftmaschine auf das stöchiometrische Kraftstoff-Luftverhältnis (A/F = 14,7) oder auf ein .ärmeres Kraftstoff-Luftverhältnis in Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch zu regeln, wobei dann, wenn das Fahrpedal vollständig betätigt ist, wie es beim Fahren einer Steigungoder bei einem abrupten Fahrzeugstart der Fall ist, das Kraftstoff-Luftverhältnis auf das optimale Leistungsverhältnis (A/F = 13) geregelt wird, das der optimalen Maschinenleistung entspricht.

Bei diesem herkömmlichen Verfahren ist es ,jedoch schwierig, das Kraftstoff-Luftverhältnis auf dem optimalen Leistungsverhältnis (A/F = 13) ohne eine Abnahme der Maschinenleistung zu regeln, so daß ein gewisser Verlust an Maschinenausgangsleistung nicht vermieden werden kann, wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis geregelt wird. Bei dem herkömmlichen Verfahren besteht nämlich das folgende Problem: Ein gewisser Verlust an Maschinenausgangsleistung kann aufgrund von Abweichungen im Aufbau und den Kennwerten der jeweiligen Brennkraftmaschinen, deren Änderungen mit der Zeit und aufgrund von Abweichungen im Aufbau und in den Kennwerten der Vergaser und der elektronisch gesteuerten Kraft-

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Stoffeinspritzeinrichtungen nicht vermieden werden.

Durch die Erfindung soll primär ein Verfahren zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine geschaffen werden^ bei dem auf der Grundlage des Prinzips der automatischen Selbstregelung mit Rückführung des Kraftstoff-Luftverhältnisses insbesondere zur Lösung des oben angeführten Problems_s das bei herkömmlichen Verfahren auftritt, eine genaue Korrektur des Soll-Wertes des Kraftstoff -Luftverhältnisses beim Kraftstoff-Luftverhältnis mit optimaler Ausgangsleistung erfolgt, um die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine so nahe wie möglich an ihren maximalen Wert zu bringen. .

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Regeln des Kraftstoff- Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine wird ein Grundkraftstoff-Luftverhältnis erhalten, werden Signale aufgenommen, die den Betriebszustand der Maschine wiedergeben, wird das Kraftstoff-Luftverhältnis auf der reicheren Seite des Grundkraftstoff-Luftverhältnisses und auf der ärmeren Seite des Grundkraftstoff-Luftverhältnisses in der Nähe des Grundkraftstoff-Luftverhältnisses gewählt, wird die Maschine mit einem Kraftstoff-Luftgemisch mit den wenigstens beiden gewählten Kraftstoff-Luftverhältnissen auf der reicheren und der ärmeren Seite während bestimmter Zeitintervalle betrieben, werden Signale aufgenommen, die den Betriebszustand der Maschine während dieser Zeitintervalle wiedergeben, werden wenigstens drei der aufgenommenen Signale verglichen, wird auf der Grundlage des Vergleiches bestimmt, ob das Kraftstoff-Luftverhältnis-ein Wert auf der reicheren oder der ärmeren Seite des Kraftstoff-Luftverhältnisses mit optimaler Ausgangsleistung ist₉ bei dem die Brennkraftmaschine ihre höchste Leistung liefert, und wird auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Bestimmung das Grundkraftstoff -Luftverhältnis so korrigiert, daß es näher am Kraft-

stoff-Luftverhältnis für die optimale Leistung liegt.

Durch die Erfindung wird xueiterhin eine Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine geschaffen, die eine Einrichtung zum Ändern des Kraftstoff-Luftverhältnisses über einer Änderung der Kraftstoff einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils, Sensoren, die im System der Brennkraftmaschine vorgesehen sind, um die ArbeitsVerhältnisse der Brennkraftmaschine aufzunehmen, und einen Computer umfaßt, an dem die Signale von den Sensoren liegen, der den Status des Kraftstoff»Luftverhältnisses bestimmt und die Signale für das Kraftstoffeinspritzventil erzeugt, wobei die Bestimmung, ob das Grundkraftstoff-Luftverhältnis ein Wert auf der reicheren oder der ärmeren Seite des Kraftstoff-Luftverhältnisses für die optimale Ausgangsleistung ist, bei dem die Brennkraftmaschine ihre höchste Leistung liefert, und die auf dem Ergebnis dieser Bestimmung basierende Korrektur des Grundkraftstoff-Luftverhältnisses, damit dieses näher am Kraftstoff-Luftverhältnis für die optimale Leistung liegt, im Computer durchgeführt werden.

Im folgenden werden anhand der fugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. IA schematisch den Aufbau einer Vor

richtung zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine,

Fig. 1B den Aufbau des Computers bei der

-X-

in Fig. 1A dargestellten Vorrichtung,·

Fig. 2 die Kennlinie der Beziehung zwi

schen der Breite des Kraftstoffeinspritzimpulses und der Kraftstoff einspritzmenge ,

Fig. 3 das Flußdiagramm eines Beispiels

der Arbeitsabfolge der in Fig. 1 dargestellten Computerschaltung,

Fig. 4 eine Tabelle, die bei der Arbeits

abfolge verwandt wird, die im Flußdiagramm von Fig. 3 dargestellt ist,

Fig. 5 die Kennlinie der Änderungen der

Drehzahl der Brennkraftmaschine und der gezählten Anzahl von Taktimpulsen, entsprechend der eingespritzten Kraftstoffmenge,

Fig. 6 die'Änderungen der zu regelnden

Größen gegenüber der Zeit bei der in Fig. 3 dargestellten Arbeitsabfolge ,

Fig. 7 das Flußdiagramm eines Beispiels

der Arbeitsabfolge der in Fig. 1 dargestellten Computerschaltung, und

Fig. 8 die Änderungen der zu steuernden

Größen gegenüber der Zeit bei der in

in Fig. 7 dargestellten Arbeitsabfolge.

Eine Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine gemäß eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 1A dargestellt. Der von einem der Kraftstoffeinspritzventile 51 bis 56 zugeführte Kraftstoff wird mit Luft gemischt, die von einem Ansaugkrümmer 2 zugeführt wird, wobei das Kraftstoff-Luftgemisch der Brennkraftmaschine einzeln zugeführt wird. Die Drehung der Brennkraftmaschine 1 wird durch einen Drehwinkelsensor 4 aufgenommen, während der Ansaugdruck von einem Drucksensor 3 aufgenommen wird. Wenn an den elektromagnetischen Wicklungen der Kraftstoffeinspritzventile 51 bis 56 ein Kraftstoffeinspritzimpuls liegt, wird die Einspritzdüse geöffnet und der Kraftstoff eingespritzt. Ein Computer 6 nimmt die Signale des Drucksensors 3 und des Drehwinkelsensors 4 auf, berechnet die optimale eingespritzte Kraftstoffmengs und liefert ein Ausgangssignal entsprechend der optimalen eingespritzten Kraftstoffmenge den Einspritzventilen 51 bis 56. Der Computer 6 wird über Versorgungsschaltungen 605 und 606 betrieben, die über eine Batterie 7 im Fahrzeug mit Energie vers'orgt werden. Als Computer 7 kann ein Mikrocomputer oder Kleinrechner verwandt werden.

Im Computer 6 wird die Grundimpulsbreite des Kraftstoffeinspritzimpulses hauptsächlich auf der Grundlage der Signale des Drucksensors 3 und des Drehwinkelsensors 4 berechnet und eine Korrekturimpulsbreite dieser berechneten Grundimpulsbreite zuaddiert, um eine Kraftstoffeinspritzimpulsbreite zu erhalten. Signale mit dieser Kraftstoffeinspritzimpulsbreite werden den Einspritzventilen 51 bis 56 geliefert. Die Einspritzventile 51 bis 56 werden über die Signale des Drehwinkelsensors 4 synchron mit der Drehung der

Brennkraftmaschine 1 betrieben, um den Kraftstoff periodisch einzuspritzen. . " ■

Der Aufbau des Computers 6 ist in Fig. 1B dargestellt. Die Computerschaltung 6 umfaßt eine zentrale Datenverarbeitungseinheit (CPU) 600, eine gemeinsame Sammelleitung 613, einen Zeitgeber 611, einen Unterbrechungssteuerteil 602, einen Drehzähler 601, einen Digitalsignalempfänger 603, einen Analogsignalempfänger 604, einen Eingangsteil 612, an dem die Signale des Drehwinkelsensors 4 und des Drucksensors 3 liegen, einen Speicher 607 mit direktem Zugriff, einen Festspeicher 608, einen Zähler 609 zum Steuern des Zeitpunktes der Kraftstoffeinspritzung, der Register aufweist, und einen Leistungsverstärker 61O_S der die Signale zum Betreiben der elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventile 51 bis erzeugt. Energieversorgungsschaltungen 605 und 6o6 werden von der Batterie 7 mit Energie versorgt und liefern die Energieversorgung des Speichers mit direktem Zugriff und der anderen Baueinheiten der Computerschaltung 6. Der Zündschalter 71 ist zwischen der Batterie 7 und der Energieversorgungsschaltung 606 vorgesehen»

Die Beziehung zwischen der Breite der Kraftstoffimpulse und der eingespritzten Kraftstoffmenge ist in Form einer Kennlinie in Fig. 2 dargestellt» Wenn die Breite T der Ausgangsimpulse vom Computer 6 zunimmt, nimmt die Menge J des eingespritzten Kraftstoffes von den Einspritzventilen linear zu. In Fig. 2 ist die Impulsbreite, die der Verzögerungszeit des Öffnens oder Schließens des Einspritzventiles entspricht, mit Tv bezeichnet, und ist der effektvie Bereich der Impulsbreite zum Steuern des Einspritzventiles mit Te bezeichnet.

Ein Beispiel der Arbeitsabfolge in der Computerschaltung 6 ist in einem Arbeitsflußdiagramm in Fig. 3 und in einer Ta-

.9.

belle in Fig. 4 dargestellt. Die folgende Beschreibung erfolgt auf der Annahme, daß ein Kraftstoff=Luftverhältnis für die optimale Leistung bei einem absoluten Ansaugleitungsdruck von wenigstens 610 mm Hg in der Brennkraftmaschine erforderlich ist.

Grundkraftstoff-Luftverhältnis.

Wenn die Brennkraftmaschine 1 angelassen wird, beginnt das Programm mit dem Programmschritt S1 und wird der Wert eines Zählers zum Zählen der Frequenz Z der Einspritzungen auf Null gesetzt. Im Arbeitsschritt S2 werden die Drehzahl Ne und der Ansaugdruck Pm durch den Drehwinkelsensor 4 und den Ansaugdrucksensor 3 aufgenommen. Im Arbeitsschritt S3 wird die Grundimpulsbreite Tm, die für das Kraftstoff«Luftverhältnis mit optimaler Leistung notwendig ist, aus der Drehzahl .Ne und dem Ansaugdruck Pm berechnete Im Arbeitsschritt S4 werden Korrekturimpulsbreitendaten A.T(p_sr) entsprechend der vorliegenden Drehzahl Ne und entsprechend dem Ansaugdruck Pm von der Tabelle in Fig. 4 ausgelesen= Die in Fig. 4 dargestellten Daten werden in einem Permanentspeicher im Computer 6 gespeichert, wobei in diesem Permanentspeicher die Drehzahl Ne und der Ansaugdruck Pm in bestimmten Zeitinervallen geteilt und die Daten dßv Lernkorrekturimpulsbreite AT(p,r) gespeichert \tferden.

Im Arbeitsschritt S5 werden zu der Grundimpulsbreite Tm die Lernkorrekturimpulsbreite AT(p,r) und die Verzögerungszeit Tv des Öffnens und Schließens des Einspritzventiles in der Beziehung zwischen der Impulsbreite und der eingespritzten Kraftstoffmenge, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, addiert. Im Arbeitsschritt S6 wird ein Signal an die Einspritzventil 51 bis 56 mit einer Impulsbreite T an einem bestimmten Kurbelwellenwinkel übertragen. Im Arbeitsschritt S7 wird die Einspritzfrequenz Z um eins erhöht und im Arbeitsschritt 8 zweigt der Programmablauf zum negativen Zweig NEIN ab,bis

/ΐυ

die Einspritzfrequenz Z auf die vorbestimmte Einspritzfrequenz K erhöht ist, indem die Arbeitsschritte S2 bis S8 wiederholt werden. Bei einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine wird der Kraftstoff immer dann eingespritzt, wenn die Maschine eine Umdrehung ausgeführt hat. Die integrierte Anzahl der Umdrehungen kann daher dadurch erhalten werden, daß die Kraftstoffeinspritzfrequenz gezählt wird.

Es sei im folgenden angenommen, daß die vorbestimmte Einspritzfrequenz K gleich 4 ist. Wenn im Schritt SS die Einspritzfrequenz Z gleich K wird, zweigt das Diagramm zum positiven Entscheidungszweig JA ab, und im Schritt S9 wird der Zählwert Nb der Taktimpulse mit bestimmter Frequenz entsprechend der Zahl K der Einspritzungen, d.h. werden die Drehzyklen entsprechend der Anzahl K der Einspritzungen im Speicher gespeichert. Im Arbeitsschritt S10 wird die Einspritzfrequenz Z auf Null gesetzt. Die Arbeitsschritte S2 bis S10 sind die Grundarbeitsschritte (BS).

Reiches Kraftstoff-Luftverhältnis

Im Arbeitsschritt S11 werden die Drehzahl Ne und der Ansaugdruck Pm wie im oben erwähnten Schritt S2 aufgenommen, und im Arbeitsschritt S12 wird die Grundimpulsbreite Tm berechnet. Im Arbeitsschritt S1J werden die Korrekturimpulbreite ΔΤ(ρ,τ) entsprechend der vorliegenden Drehzahl Ne und dem vorliegenden Ansaugdruck Pm von der Tabelle im Speicher ausgelesen.

Im Arbeitsschritt S14 wird die Impulsbreite ,At., berechnet, die notwendig ist, um ein Kraftstoff-Luftverhältnis zu erzeugen, das etwas reicher als das .Grundkraftstoff-Luftverhältnis ist. Diese Impulsbreite At^ wird nach der folgenden Gleichung berechnet, so daß über den gesamten Arbeitsbereich der Brennkraftmaschine die Änderungsgeschwindigkeit des Kraftstoffverhältnisses gleich ist.

ίτ + ΔΤ(ρ_# r)] χ

Πι ι'

wobei OC eine Konstante kleiner als 1,0 ist, die gewöhnlich im Bereich von 0,02 bis 0,04 liegt.

Im Arbeitsschritt S15 werden die Grundimpulsbreite Tm, die Korrekturimpulsbreite Λϊ(ρ,γ), der Wert /^tI, der im Arbeitsschritt S14 berechnet wurde, und der Korrekturwert Tv zur Kompensation der Einspritzverzögerung addiert. Im Arbeitsschritt S16 wird ein Signal, das der Impulsbreite entspricht, den Einspritzventilen 51 bis 56 zugeführt.

In den Arbeitsschritten S17 und S18 werden in ähnlicher Weise dieselben Arbeitsvorgänge durchgeführt, wie es in den Schritten S7 und S8 der Fall war. Die Arbeitsschritte S11 bis S18 werden K-mal wiederholt. Im Arbeitsschritt S19 wird die gezählte Anzahl Nr- der Taktimpulse für K Einspritzungen im Speicher gespeichert. Nr gibt das Drehzeitintervall wieder. Im Arbeitsschritt 20 wird die Einspritzfrequenz Z auf Null gesetzt. Die im Vorhergehenden beschriebenen Arbeitsschritte S11 bis S20 sind die sogenannten reichen Arbeitsschritte (RS).

Armes Kraftstoff-Luftgemisch.

Im Arbeitsschritt S21 werden die Drehzahl Ne und der Ansaugdruck Pm, wie in den Schritten S2 und S11 aufgenommen und im Arbeitsschritt 22 wird die Grundimpulsbreite Tm berechnet. Im Arbeitsschritt 23 werden die Korrekturimpulsbreite Δ.Τ(ρ,γ), die der vorliegenden Drehzahl Ne und dem vorliegenden Ansaugdruck Pm entspricht, aus der Tabelle im Speicher ausgelesen.

W-

Im Arbeitsschritt S24 wird eine Impulsbreite A t2 berechnet, die notwendig ist, um ein Kraftstoff-Luftverhältnis zu erzeugen, das etwas ärmer als das Grundkraftstoff-Luftverhältnis ist. Wie im Fall der Berechnung von Δΐ1 wird /s^2 nach der folgenden Gleichung berechnet?

. At, = [T +"
.* in

wobei oCeine Konstante kleiner als 1,0 ist, die gewöhnlich im Bereich von 0,02 bis 0,04 liegt.

Im Arbeitsschritt S25 werden die Grundimpulsbreite Tm, die Korrekturimpulsbreite AT(p,r) und der Korrekturwert Tv zum Kompensieren der Verzögerung des Einspritzventiles addiert und wird /\t2 von der Summe abgezogen. Es wird nämlich die folgende Rechenoperation durchgeführt;

Im Arbeitsschritt S26 wird ein Signal, das der Impulsbreite entspricht, den Einspritzventilen 51 bis 56 ausgegeben. In den Arbeitsschritten S27 und S28 werden dieselben Arbeitsvorgänge wie bei den oben beschriebenen Schritten S? und S8 in ähnlicher Weise durchgeführt. Die Schritte S21 bis S28 werden K-mal wiederholt, Im Schritt 29 wird der Zählwert Nl der Taktimpulse für K Einspritzungen im Speicher gespeichert. Nl gibt das Drehzeitintervall wieder. Im Schritt S30 wird die Einspritzfrequenz Z auf Null gesetzt. Die im Vorhergehenden beschriebenen Arbeitsschritte S21 bis S30 sind die sogenannten armen Arbeitsschritte (LS).

Vergleich und Bestimmung«,

In den Arbeitsschritten 31 und 32 werden die Drehzeitintervalle Nb, Nr und Nl, die in den Arbeitsschritten S10, S20

- yr -

und S30 erhalten wurden, miteinander verglichen. Zur Erleichterung des Verständnisses dieses Vergleiches sind die Änderungskennlinien der Drehzahl C/N der Brennkraftmaschine und des Zählwertes N der Taktimpulse gegenüber der eingespritzten Kraftstoffmenge J in Fig„ 5 dargestellt» Wenn die eingespritzte Kraftstoffmenge geändert wird, während die angesaugte Luftmenge konstant bleibt,und berücksichtigt wird, daß die optimale eingespritzte Kraftstoffmenge, die das maximale Ausgangssignal der Brennkraftmaschine liefert, gleich Qm ist, während die vorliegende eingespritzte Kraftstoffmenge auf der ärmeren Seite der optimalen eingespritzten Kraftstoff menge Qm liegt, ergibt SiCh₅, daß die eingespritzte Kraftstoffmenge, die dann erhalten wird₉ wenn das Einspritzventil mit der Impulsbreite T betrieben wird, gleich Qb ist, der Zählwert des Taktimpulses (Drehzeitintervall) gleich Nb ist und die Drehzahl(Upm) gleich C/Nb ist, wobei C eine Konstante ist. Wenn das Einspritzventil mit der Impulsbreite Tr betrieben wird, ist die eingespritzte Kraftstoffmenge gleich Qr, ist der Zählwert der Taktimpulse gleich Nr und die Drehzahl gleich C/Nr. Wenn das Einspritzventil mit der Impulsbreite Tl betrieben wird, ist die eingespritzte Kraftstoffmenge gleich Ql, ist der Zählwert der Taktimpulse gleich Nl und die Drehzahl gleich C/N» Wenn diese Drehzahlen verglichen werden, ergibt sich'die Beziehung C/Nl<C/Nb<C/Nr. Wenn die Drehzeitintervalle verglichen werden, ergibt sich die Beziehung Nr<Nb<Nl. Wenn somit die Beziehung Nr<Nb<JMl besteht, wird bestätigt, daß das Grundkraftstoff-Luftverhältnis auf der ärmeren Seite des Kraftstoff-Luftverhältnisses für die optimale Leistung liegt und geht das Programm vom Arbeitsschritt S31 auf den Schritt S33 über, wo das Luftverhältnis zur reicheren Seite bewegt wird»

In den Arbeitsschritten S33 und S34- wird die Rechenoperation des Impulsbreitenkorrekturwertes AT(p,r) durchgeführt. Der Korrekturwert ^T(p,r), der dem jeweils vorliegenden Be-

IG

ve -

triebszustand der Brennkraftmaschine, nämlich der Drehzahl Ne und dem Ansaugdruck Pm entspricht, wird von der entsprechenden Adresse in der Tabelle im Festspeicherbereich ausgelesen, wobei der Änderungswert Δ±3 zuaddiert oder abgezogen wird, und der Wert^T(p,r) nach der Rechenoperation an die entsprechende Adresse des Speichers geschrieben wird. Die im Speicher gespeicherte Tabelle ist in Fig. 4 dargestellt, wobei die Drehzahl und der Ansaugdruck Pm in vorbestimmte Intervalle unterteilt sind, und ^T(p,r) gespeichert ist.

Im Schritt S33 wird der Änderungswert A*3 zum Korrekturwert Λ·Τ(ρ»γ) zuaddiert, so daß ein Wert nahe der optimalen Kraftstoff menge Qm erhalten wird.

Wenn die Beziehung der obigen Gleichung nicht erfüllt ist, geht das Programm im Schritt S31 zum Schritt S 32 über. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge wesentlich größer als die optimale Kraftstoffeinspritzmenge ist, und keine Änderung im Betriebszustand der Brennkraftmaschine auftritt, dann ergibt sich die Beziehung C/Nr<C/Nb < C/Nl bezüglich der Drehzahl, und wenn die Drehzeitintervalle verglichen werden, ergibt sich die Beziehung Nl <C NbX₁Nr. Wenn daher die Beziehung Nl^. Nb OFr erfüllt ist, zeigt sich, daß das Grundkraftstoff-Luftverhältnis auf der reicheren Seite des Kraftstoff-Luftverhältnisses für die optimale Leistung liegt, so daß das Programm vom Schritt S32 auf den Schritt S34 übergeht, ££3 vom Korrekturwert Ατ(ρ»γ) abgezogen wird und das Ergebnis an der entsprechenden Adresse des Speichers gespeichert wird.

Wenn weder die Beziehung Nr £ Nb £ Nl noch die Beziehung Nl ^ Nb ^ Nr erfüllt sind, wird ΛΤ(ρ»γ) nicht geändert. Wenn beispielsweise der Betriebszustand der Brennkraftmaschine sich bei einem Übergang ändert und die Maschine mit einer Impulsbreite T der Grundarbeitsschritte, einer Impulsbreite Tr der reichen Arbeitsschritte und einer Impulsbreite Tl der

armen Arbeitsschritte zum Zeitpunkt einer Beschleunigung arbeitet, ist die Änderung der Drehzahl aufgrund einer änderung des Kraftstoff-Luftverhältnisses viel kleiner als die durch eine Beschleunigung hervorgerufene Änderung der Drehzahl und nimmt die Drehzahl allmählich zu. Dementsprechend wird die Beziehung C/Nb<C/nr <C/N1 erfüllt, so daß die Beziehung Nl CNri. Nb erfüllt wird. Es wird daher weder die Bedingung des Schrittes S31 noch die Bedingung des Schrittes S32 erfüllt, so daß das Programm auf den Schritt S35 übergeht und im Wert ^\T(p,r) keine Änderung erfolgt. Bei einer Verzögerung oder bei einer Steigung erfolgt in ähnlicher V/eise keine Änderung des Wertes ΛΤ(ρ,γ). Bei der optimalen Einspritzmenge sind weiterhin die Beziehungen C/Nl^C/Nb, C/Nr <"C/Nb, Nb<Nl und Nb<Nr erfüllt, und erfolgt keine Änderung des Wertes Δτ(ρ,τ), so daß der Arbeitsvorgang so •erfolgt, daß die optimale eingespritzte Kraftstoffmenge beibehalten wird.

Wenn die Arbeitsschritte S33, S34 oder S35 vollendet sind, kehrt das Programm wieder zum Schritt S32 zurück und wird der oben beschriebene Arbeitsablauf wiederholt. Der Wert der bestimmten Einspritzfrequenz K liegt annähernd bei 20 bis 30. Die Werte 4t1, At2 undAt3 werden unter Berücksichtigung der Stabilität des Betriebes der Brennkraftmaschine und des Zyklus der Taktimpulse als Maß für den Drehzyklus des Zünders bestimmt. Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß bei dem Verfahren zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses, das durch das Arbeitsflußdiagramm in Fig. 3 dargestellt ist, drei Kraftstoff-Luftverhältnisse gewählt werden, und daß durch einaiVergleich der Drehzyklen, die dann erhalten werden, wenn die Brennkraftmaschine mit diesen drei Kraftstoff-Luftverhältnissen betrieben wird, das Kraftstoff-Luftverhältnis auf das Kraftstoff-Luftverhältnis für die optimale Leistung geregelt wird.

Die Änderungen der jeweiligen, durch den Arbeitsablauf in Figo 3 gesteuerten Werte mit Ablauf der Zeit sind in Fig. 6 dargestellt, in der auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate die Drehzahl Ne (Upm), die Impulsbreite T, die Taktimpulse N und die Einspritzfrequenz Z aufgetragen sind. In Fig. 6 ist der ¥ert K gleich 4 und sind die Grundarbeitsschritte, die reichen Arbeitsschritte und die armen Arbeitsschritte ,jeweils mit BS_?RS und LS bezeichnet.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Arbeitsabfolge im Computer 6 ist im Flußdiagramm von Fig. 7 dargestellt. Wenn die Brennkraftmaschine angelassen wird, wird der Einspritzfrequenzzählwert Z im Schritt SM auf Null gesetzt. Im Schritt S^!2 werden die Drehzahl Ne und der Ansaugdruck Pm durch den Drehwinkelsensor und den Drucksensor aufgenommen. Im Schritt S¹3 wird die Hauptimpulsbreite, die zum Bestimmen des Kraftstoff-Luftverhältnisses notwendig ist, aus der Drehzahl Ne und dem Ansaugdruck Pm berechnet. Im Schritt S'4 wird die Korrekturimpulsbreite ^T(p,r) entsprechend der gerade vorliegenden Drehzahl Ne und dem vorliegenden Ansaugdruck Pm aus der Tabelle in Fig. 4 im Speicher ausgelesen.

Im Schritt S'5 wird die Impulsbreite Λ ti zum Erzeugen des Kraftstoff-Luftverhältnisses berechnest, das etwas reicher als das Grundkraftstoff-Luftverhältnis mit einer Impulsbreite ist, die entsprechend T_m +ΔΤ(ρ>γ) + Τ_γ bestimmt ist. Wie im Fall des Flußdiagrammes von Fig. 3 wird diese Impulsbreite nach der folgenden Gleichung berechnet:

At₁ *» IT_n + ΔΤ(ρ, r)l χ α wobei OCeine Konstante ist.

Im Schritt S'6 wird die Impulsbreite Tr der reichen Arbeitsschritte dadurch erhalten, daß die Hauptimpulsbreite Tm, der

Korrekturwert-Αϊ(ρ,r), die Impulsbreite Λ ti zum Erzeugen eines etwas reicheren Kraftstoff-Luftverhältnisses und der Korrekturwert Tv zum Kompensieren der Verzögerung des Einspritzventiles addiert werden. Im Schritt S'7 wird die Impulsbreite Tr zu den Einspritzventilen ausgegeben»

Im Schritt S'8 wird die Einspritzfrequenz Z um eins erhöht und im Schritt S'9 zweigt das Programm zum negativen Zweig NEIN ab und werden die Schritte S¹2 bis S'9 in einer Schleife durchlaufen, bis die Einspritzfrequenz Z auf den vorbestimmten Wert erhöht ist. Bei einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine erfolgt die Einspritzung alle 180° des Kurbelwellenwinkels und kann die integrierte Drehzahl durch das Zählen der Einspritzfrequenz erhalten werden. Wenn die Einspritzfrequenz auf den vorbestimmten Wert K zugenommen hat, zweigt das Programm zum positiven Zweig JA und zum Schritt S¹IO ab.

Im Schritt S'10 wird die Information darüber gespeichert, ob der vorliegende Schritt ein reicher oder ein armer Schritt ist. X ist gleich 1 im Falle eines reichen Schrittes und gleich 0 im Falle eines armen Schrittes. Da beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Schritt ein reicher Schritt ist, ist X gleich 1. Im Schritt S'11 wird der Zählwert Nr der Taktimpulse konstanter Frequenz für den Wert K der Einspritzfrequenz, nämlich das Drehzeitintervall für den Wert K der Einspritzfrequenz im Speicher gespeichert.

In den Schritten S'12 und S¹13 werden die letzten vier - Drehzyklen einschließlich des vorliegenden Drehzeitintervalls Nr des reichen Schrittes miteinander verglichen. D.h. im einzelnen, daß das Drehzeitintervall Nr des vorliegenden reichen Schrittes, nämlich das Drehzeitintervall mit der Impulsbreite Tr in Fig. 5, das Drehzeitintervall Nl₅ das der Impulsbreite Tl des vorhergehenden Schrittes entspricht,

das Drehzeitintervall Nr-1, das der Impulsbreite Tr-1 des vorvorletzten reichen Schrittes entspricht, und das Drehzeitintervall Nl-1, das der Impulsbreite Tl-1 des vorhergehenden armen Schrittes entspricht, miteinander verglichen werden.

Wenn dieser Vergleich bestätigt, daß die Beziehung Nl-1 >Nr-1--:Nl >Nr erfüllt ist, wird das im Schritt S «12 beurteilt und geht das Programm auf den Schritt S'16 über. D.h. im einzelnen, daß die Drehzahl bei einem reichen Schritt zunimmt und dann, wenn die Drehzahl bei einem armen Schritt abnimmt, die Drehzahl dadurch erhöht wird, daß die Kraftstoffmenge erhöht wird und die Ausgangsleistung zunimmt. In den Schritten S'15 und S'16 erfolgt die Berechnung des Impulsbreiten-Korrekturwertes .^

Wenn das Programm vom Schritt S¹12 auf den Schritt S'16 übergegangen ist, ist die Kraftstoff menge nahe an die optimale Kraftstoffmenge durch ein Zuaddieren eines Änderungswertes j/\ t3 zum Impulsbreiten-Korrekturwert ^\_T(p,r) gebracht.

Wenn die Beziehung Nl-1 > Nr-1 < Nl >Nr im Schritt S¹12 nicht erfüllt ist, geht das Programm auf den Schritt S¹13 über. Diese Beziehung ist z.B. dann nicht erfüllt, wenn die eingespritzte Kraftstoffmenge viel größer als die optimale Einspritzmenge ist und sich der Betriebszustand der Brennkraftmaschine nicht geändert hat. In diesem Fall gilt die Beziehung NK*Nr-1 > Nl<Nr und geht das Programm auf den Schritt S»14 über. Im Schritt S¹14 wird A.t3 von dem gespeicherten Irapulsbreiten-KorrekturwertA.T(p»r) entsprechend dem Betriebszustand subtrahiert und wird das Ergebnis gespeichert. Die Einspritzmenge wird daher um einen Betrag verringert, der der Impulsbreite &t3 entspricht, und die eingespritzte Kraftstoffmenge wird nahe an die optimale Kraftstoffmenge Qm gebracht.

Wenn die Beziehung N1~1;> Nr-1> Nl-CNr oder die Beziehung Nl-1 >Nr-1 <N1 ,>Nr nicht erfüllt ist, geht das Programm auf den Schritt S'15 über und erfolgt keine Änderung des Impulsbreiten-Korrekturwertes /N₁T(PjT). Wenn beispielsweise der Betriebszustand der Brennkraftmaschine bei einem Übergang der Brennkraftmaschine geändert wird, ist die Änderung der Drehzahl aufgrund einer leichten Änderung des Kraftstoff-Luftverhältnisses an einem reichen oder armen Schritt zum Zeitpunkt einer Beschleunigung viel kleiner als die Änderung der Drehzahl, die durch die Beschleunigung hervorgerufen wird. In diesem Fall gilt dementsprechend die Beziehung Nl-1 T^-Nr-I > Nl>Nr und sind die Bestimmungsbedingungen an den Schritten S'12 und S'13 nicht erfüllt, so daß das Programm zum Schritt S'15 übergeht und keine Änderung des Impulsbreiten-Korrekturwertes /\ T(p,r) erfolgt. Bei einer Verzögerung der Brennkraftmaschine oder bei einem Gefälle oder einer Steigung erfolgt weiterhin keine Änderung dieses Wertes. Wenn die eingespritzte Kraftstoffmenge gleich der optimalen eingespritzten Kraftstoffmenge ist, erfolgt keine Änderung. In diesem Fall gilt die Beziehung Nl-1 = Nr-1 = Nl = Nr und erfolgt die Regelung derart, daß die optimale Einspritzung beibehalten wird.

Wenn die Programmsehritte S'14J S'15 oder S¹16 vollendet sind, geht das Programm auf den Schritt S'17 über und wird die Einspritzfrequenz Z auf Null gesetzt. Im Schritt S'18 wird bestimmt, ob der vorliegende Schritt ein reicher Schritt (X = 1) oder ein armer Schritt (X = 0) ist. Wenn der vorliegende Schritt ein reicher Schritt ist, geht das Programm auf den Schritt S'19 über, und wenn der vorliegende Schritt ein armer Schritt ist, geht das Programm auf den Schritt S'2 über. Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß dann, wenn die reichen Schritte S'2 bis S¹11 vollendet sind, X = 1 wird und das Programm zum positiven Zweig JA am Schritt S¹18 abzweigt, um auf den Schritt S¹19 überzugehen. Dieselbe Be-

it

rechnung wie an den Schritten S'2 bis S^r5 erfolgt in den Schritten-S«19 bis S»22.

Da der Schritt S'23 in einer Schleife der armen Schritte liegt, wird in ihm der Rechenvorgang Tt = T_ + T(p,r) At₁ + T_v ausgeführt und wird ein Kraftstoff-Luftverhältnis erzeugt, das entsprechend der um ^t., kleineren Impulsbreite etwas ärmer als das Grundkraftstoff-Luftverhältnis (T_m +Λτ(ρ,τ) + T_v) ist. An den Schritten S»24 und S»25 erfolgt dieselbe Berechnung wie an den Schritten S'8 und S»9, und die Schritte S'19 bis S'26 werden in einer Schleife durchlaufen, bis die Einspritzfrequenz Z auf den vorbestimmten Wert K zugenommen hat. Wenn die Einspritzfrequenz Z am Schritt S'26 auf K zugenommen hat, geht das Programm zum Schritt S'27 über und wird X=O gesetzt, um die Tatsache zu speichern, daß der vorliegende Zustand der Zustand der armen Schritte ist.

Im Schritt S'20 wird der Zählwert Nr der Taktimpulse konstanter Frequenz entsprechend dem Wert K der Einspritzfrequenz, nämlich das Drehzeitintervall entsprechend dem Wert K der Einspritzfrequenz, im Speicher gespeichert. An den Schritten S'29 und S'30 werden die letzten vier Drehzyklen einschließlich des DrehzA^klus Nl des vorliegenden armen Schrittes miteinander verglichen, wie es bei den Schritten S¹12 und S¹13 der Fall war. Wenn die Beziehung Νγ-1<^Ν1-1> Nr<^Nl am Schritt S«29 wie beim Schritt S'12 erfüllt ist, wird die Drehzahl erhöht, indem die Kraftstoffmenge erhöht wird und die Maschinenausgangsleistung zunimmt. Dementsprechend geht das Programm auf den Schritt S' 16 über und wird /\X3 dem Impulsbreiten-Korrekturwert /ff(p,r) zuaddiert. Wenn die Beziehung Nr-1 < Nl-1 > Nr-CNl am Schritt S'29 nicht erfüllt ist, geht das Programm auf den Schritt S'30 über und wird beurteilt, ob die Beziehung Nr-1 >N1-1< Nr >N1 erfülltest oder nicht.

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Die Beziehung Nr-1 > Nl-1 <; Nr >N1. ist dann erfüllt, wenn das vorliegende Kraftstoff-Luftverhältnis auf der reicheren Seite des Kraftstoff-Luftverhältnisses für die optimale Leistung liegt und der stationäre Betriebszustand in der Brennkraftmaschine beibehalten wird. In diesem Fall geht das Programm auf den Schritt S¹14 über und wird der Impulsbreiten-Korrekturwert Δ T (P>**) nach einer Subtraktion νοηΔΐ, gespeichert. Wenn die Beziehung Nr-K Nl-1 > Nr<Nl oder Nr-1 > Nl-K Nr >N1 nicht erfüllt ist, geht das Programm auf den Schritt S^!15 über und erfolgt keine Änderung des Impulsbreiten-Korrekturwertes

Wenn die Schritte S¹14, S¹15 oder S-16 vollendet sind, wird die Einspritzfrequenz am Schritt S*17 auf Null gesetzt und ] wird am Schritt S¹18 bestimmt, ob der vorliegende Schritt ■ ein reicher Schritt (X = 1) oder ein armer Schritt (X = 0)

ist. Da der vorliegende Schritt ein armer Schritt ist, zweigt das Programm zum negativen Zweig NEIN ab und kehrt das Pro-ί gramm zum Schritt S'2 zurück, so daß die Steuerung des reichen Schrittes beginnt.

! Bei dem Arbeitsflußdiagramm in Fig. 7 können statt der oben beschriebenen Vergleiche derartige Vergleiche erfolgen, daß die Beziehungen Nl-1,>Nr-1 und Nl>Nr am Schritt S'12, die Beziehungen Nl-K¹Nr-I und Nl<Nr am Schritt S »13, die Beziehungen Nr-1 <Nl-1 und Nr<Nl am Schritt S^!29 und die Beziehungen Nr-1> Nl-1 und Nr;?Nl am Schritt S"30 bestimmt werden.

Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß bei dem Regelverfahren für das Kraftstoff-Luftverhältnis, das durch das Arbeitsflußdiagramn in Fig. 7 dargestellt ist, zwei Kraftstoff-Luftverhältnisse gewählt werden, und daß durch einen Vergleich der Drehzyklen,die dann erhalten werden, wenn die Brennkraftmaschine mit vier Kraftstoff-Luftverhältnissen betrieben worden

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ist, das Kraftstoff-Luftverhältnis auf das Kraftstoff-Luftverhältnis für die optimale Leistung geregelt wird.

Die Änderungen der .jeweils zu regelnden Größen bei der Arbeitsabfolge in Fig. 7 gegenüber der Zeit sind in Fig. 8 dargestellt.

Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wird die Drehzahl beim Betrieb mit einer Impulsbreite Tr der reichen Schritte verglichen mit der Drehzahl beim Betrieb mit der Impulsbreite Tl der armen Schritte und wird beurteilt, ob das Kraftstoff-Luftverhältnis auf der reicheren oder ärmeren Seite des optimalen Kraftstoff-Luftverhältnisses liegt. Erfindungsgemäß ist das Beurteilungsverfahren nicht darauf beschränkt. Die Beurteilung kann auch auf der Basis von Signalen bezüglich des Betriebes der Brennkraftmaschine, beispielsweise Drehmomentsignalen, sowie der oben erwähnten Signale der Drehzahl erfolgen.

Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen erfolgte die Berechnung der ICraftstoffmenge auf der Grundlage des Ansaugdruckes und der Drehzahl und wurde gleichfalls, die Tabelle für die KorrekturimpulsbreiteAT(p,r) auf der Grundlage des Ansaugdruckes und der Drehzahl gebildet. Gemäß der Erfindung sind diese Verfahren nicht von ausschlaggebender Bedeutung, es können auch andere Verfahren angewandt v/erden. Beispielsweise kann die Menge an angesaugter Luft durch einen Luftsensor aufgenommen werden, der stromaufwärts des Drosselventils angeordnet ist, und kann die Tabelle für den Impulsbreiten-Korrekturwert&T(p,r) auf der Grundlage nur der angesaugten Luftmenge oder auf der Grundläge der angesaugten Luftmenge in einer Kombination mit der Drehzahl gebildet werden.

Claims

M «Mt Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun. PATENTANWÄLTE ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE 3/Li ND-3072-DE NIPPONDENSO CO.,LTD. Kariya-shi, Japan PATENTANSPRÜCHE

1./ Verfahren zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Grundkraftstoff-Luftverhältnis erhalten wird, daß die Signale aufgenommen werden, die die Betriebsverhältnisse der Maschine 'wiedergeben, daß ein Kraftstoff-Luftverhältnis auf der reicheren Seite des Grundkraftstoff-Luftverhältnisses und auf der ärmeren Seite des Grundkraftstoff-Luftverhältnisses in der Nähe des Grundkraftstoff-Luftverhältnisses gewählt werden,

daß die Maschine mit einem Kraftstoff-Luftgemisch mit den gewählten, wenigstens zwei Kraftstoff-Luftverhältnissen auf der reicheren und der ärmeren Seite während bestimmter Zeitintervalle betrieben wird, daß die Signale aufgenommen werden, die die Betriebsverhältnisse der Maschine während der bestimmten Zeit-

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intervalle wiedergeben, '

daß die wenigstens drei aufgenommenen Signale verglichen v/ erden,

daß auf der Grundlage dieses Vergleiches bestimmt wird, ob das Kraftstoff-Luftverhältnis ein Wert auf der reicheren oder ärmeren Seite des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine optimale Leistung ist,' das die maximale Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine hervorbringt, und daß auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Bestimmung das Grundkraftstoff-Luftverhältnis so korrigiert wird? daß es näher am Kraftstoff-Luftverhältnis für die optimale Leistung liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahl der wenigstens zwei Kraftstoff-Luftverhältnisse nahe am Grundkraftstoff-Luftverhältnis dadurch erfolgt, daß die Kraftstoffmenge geändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundkraftstoff-Luftverhältnis aus den Grunddaten T und den Korrekturdaten A.T erhalten v/ird, wobei die Korrekturdaten AT auf der Grundlage des Ergebnisses der Bestimmung geändert werden und die geänderten Daten in einem Festspeicher gespeichert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß bei der Berechnung auf der reicheren Seite in einen Computer zur Erzeugung der Steuersignale für die Maschine die für die Erzeugung eines Kraftstoff-Luftverhältnisses, das etwas reicher als das Grundkraftstoff-Luftverhältnis ist, erforderliche Impulsbreite ^t₁ in einem Rechenschritt berechnet und der Korrekturimpulsbreite /^T(p,r) in einen folgenden Rechenschritt zuaddiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

bei dem Rechenschritt auf der ärmeren Seite in einem Computer, der die Steuersignale für die Maschine erzeugt, die für die Erzeugung eines Kraftstoff-Luftverhältnisses, das etwas ärmer als das Grundkraftstoff-Luftverhältnis ist, erforderliche Impulsbreite /\t₂ in einem Rechenschritt berechnet und der Korrekturimpulsbreite /\T(p,r) in einem folgenden Rechenschritt zuaddiert wird,

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Berechnung in einem Computer, der die Steuersignale für die Haschine erzeugt, dann? wenn die Beziehung Nj₁^nXn₁ in einem Bestimmungsschritt erfüllt ist, der Inderungswert At^ der Korrekturimpulsbreite AT(p,r) zuaddiert wird, wobei N^, N_r und N₁ die Drehzeitintervalle wiedergeben, die in den Grundarbeitsschritten und den Arbeitsschritten auf der reicheren und der ärmeren Seite jeweils erhalten werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Berechnung in einem Computer, der die Steuersignale für die Maschine erzeugt, dann, wenn die Bezie

hung N₁^N-J₃CN im Be stimmungs schritt erfüllt ist, der

« Änderungswert Δ t, von der Korrekturimpulsbreite A^T(P>^r

subtrahiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Berechnung in einem Computer, der die Steuersig nale für die Maschine erzeugt, dann, wenn weder die Beziehung N₁,^ N₁₃SN₁ noch die Beziehung N₁^N₁₃-CN₁, in den Bestimmungsschritten erfüllt sind₉ keine Änderung der Korrekturimpulsbreite ^\T(p₉r) erfolgt.

9. Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine^ gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Ändern des Kraftstoff-Luftverhältnisses über eine Änderung der durch das Kraftstoffeinspritzventil eingespritzten Kraftstoffraenge, Sensoren, die im System der Brennkraftmaschine vorgesehen sind, um die Arbeitsverhältnisse der Brennkraftmaschine aufzunehmen, und

einen Computer ₉ an dem die Signale von den Sensoren liegen, der den Status des Kraftstoff-Luftverhältnisses "bestimmt und der Signale für das Kraftstoff-Einspritzventil erzeugt, wobei im Computer die Bestimmung, ob das Grundkraftstoff-Luftverhältnis ein Wert auf der reicheren oder der ärmeren Seite des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine optimale Leistung ist, das die maximale Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine hervorbringt und auf dem Ergebnis der Bestimmung die Korrektur des Grundkraftstoff-Luftverhältnisses derart erfolgen, daß dieses näher am Kraftstoff-Luftverhältnis für die optimale Leistung liegt.