DE3341200A1

DE3341200A1 - Verfahren und anordnung zur regelung des luft-brennstoff-verhaeltnisses fuer verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE3341200A1
Application number: DE19833341200
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Fujisawa Kanagawa Hata; Tatsuo Yokohama Kanagawa Morita
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1982-11-15
Filing date: 1983-11-14
Publication date: 1984-05-17
Also published as: GB2130760A; US4561401A; GB8330206D0; DE3341200C2; JPS5990737A; JPH0363661B2; FR2536121A1

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Regelung des Luft/Brennstoff-Mischungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren.

Bei der bisher üblichen Methode der Regelung des Luft/Brennstoff-Mischungsverhältnisses für einen Verbrennungsmotor wird der Wert der jeweils erforderlichen Brennstoffmenge als Funktion der Belastung des Motors errechnet und unter Berücksichtigung diverser Motorbetriebsparameter wie Batteriespannung, Kühlmitteltemperatur im Zylinderkopfbereich, Motordrehzahl usw. den . laufenden Betriebsbedingungen angepaßt. Diese herkömmliche Methode zur Regelung des I.uft/Brennstoff-Mischungsverliältnisses eines Motors mag ausreichen, so lange die Gemiseheinstcllung auf den stöchiometrischen Wert erfolgt, $ ist nach neueren Erkenntnissen jedoch in Verbindung mit dem allgemeinen Streben nach Senkung des Brennstoffverbrauchs nicht mehr empfehlenswert, weil ein gewünschter magerer Wert des Luft/Brennstoffgemisches nur unter Beeinträchtigung der Motorbetriebsstabilität erzielt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Schaffung und Anwendung eines neuen Verfahrens zur Regelung des Luft/ Brennstoff-Mischungsverhältnisses und einer zur Durchführung des neuen Verfahrens geeigneten Anordnung bzw. Vorrichtung einen Wog zur Erzielung von besonders wirtschaftlichen Brennstoff-Verbrauchswerten ohne Beeinträchtigung der Motorbot riobss tab il itat aufzuzeigen.

Die erfindtinqsqonwiße Lösung der gestellten Aufgabe ist in Bezug auf das Verfahren im Patentanspruch 1 und in Bezug auf

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die zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anordnung im Patentanspruch 12 kurz gefaßt angogoben.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Krfindungsgedankens sind in jeweils nachgeordneten Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Grundgedanke der Erfindung geht dahin, einen Motorlastzustand zu ermitteln, in Abhängigkeit von dem jeweils ermittelten Motorlastzustand einen Wert für die dem Motor zuzuführende Brennstoffmenge zu bestimmen, ferner Druckänderungen in zumindest einem Zylinder zu überwachen, bei der zyklisehen Zylinderdrucküberwachunq die Kurbelwellenwinkelstellung θ , bei welcher der höchüLo Zylinderdruck herrscht, zu ermitteln und danach den Wert für die zuzuführende Brennstoffmenge anzupassen.

Vorzugsweise wird bei der Anpassung des Wertes für die zuzuführende Brennstoffmenge die Kurbulwollenwinkclatellung θ

p Fuel λ

mit einem unteren und oberen Grenzwert verglichen, dabei überprüft, wie oft in jedem eine bestimmte Anzahl von Kurbelwellenumdrehungen umfassenden Zyklus die Kurbelwellenwinkelstellung θ über dem oberen Grenzwert (Uber-IIäufigkeitszahl N1) und wie oft unter dem unteren Grenzwert (Unter-Häufigkeitszahl N2) liegt, und dann der Wert für die zuzuführende Brennstoffmenge auf der Grundlage der Zahlen N1 und N2 abgewandelt.

Die Abwandlung des Wertes für die zuzuführende Brennstoffmenge kann in Verbindung mit der Überwachung eines der vier Motorbetriebsbedingungen a) Spätzündung, b) Frühzündung, c) unstabiler Motorlauf oder d) stabiler Motorlauf auf der Grundlage der ermittelten Zahlen NI und N2 erfoLgen.

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Ferner kann es vorteilhaft sein, den Wert für die zuzuführende Brennstoffmenge so abzuwandeln, daß in unmittelbarer Abhängigkeit von festgestellten Spätzündungs- und/oder unstabilen Motorlauf zuständen das l.uft/Brennstof fgemisch fetter bzw. bei festgestellter Frühzündung sowie nach Ablauf der bestimmten Anzahl von Kurbelwellenumdrehungen bei festgestelltem stabilem Motorlauf magerer eingestellt wird.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachstehend unter Bezug auf eine Zeichnung in beispielsweiser Ausführungsform näher crläuLert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 Schnittansichten von zum Stand der Technik gehörenden Luft- bzw. Brennstoffzuführeinrichtungen eines Verbrennungsmotors,

Fig. 3 bis 9 grafische Darstellungen zu Korrekturfaktoren für einen orrechnet en Wert einer dem Motor zuzu-

T) führenden Brennstoffmenge,

Fig. 10 eine grafische Darstellung zur Abhängigkeit der Verbrennungsstabilität vom I.uft/Brennstoff-Mi schungsverhältnis,
Fig. 11a - c und 12a - c Darstellungen zu Zylinderdruck-

--¹O Änderungen bei drei verschiedenen Mischungsverhält

nissen unter gleichen Motorbetriebsbedingungen und zur Häufigkeit dos Auftretens von Kurbelwellenwinke lpos L ti οιήμί mit maximalem Zylinderdruck bei diesen drei verschiedenen Mischungsverhältnissen, Fig. 13a - c Darstellungen zur Abhängigkeit der Kurbelwellenwinkolposition mit maximalem Zylinderdruck von unterschiedlichen Luft/Brennstoff-Mischungsverhä 11 ni r.yon,

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Fig. 14 eine Darstellung der Häufigkeiten von außerhalb

gegebener Grenzen lingenden Kurbolwel1onwinkelpositionen in Abhängigkeit vom Mischungsverhältnis,

Fig. 15 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erf indungsgemäßen Anordming zur Regelung des I.uft/Brennstoff-

Mischungsverhältnisses , als schematisches Blockschaltbild dargestellt,

Fig. 16a, b Pulse: eines Kurbelwellenpositionsfühlers und zugeordnete Pulse eines Bezugspulsgenerators aus Fig. 15,

Fig. 17 ein Blockschaltbild zu der Einspritzeinheit von Fig.

Fig. 18a - c den relativen Verliiuf und die Form von durch Elemente der Einspritzoinheit von Fig. 17 abgegebenen Spannungen,

Fig. 19 und 20 ein Flußdiagrainm eines Programms eines ersten Digitalrechners von Fig. 15 und Einzelheiten (Fig. 20) eines Schrittes aus Fig. 19,

Fig. 21 und 22 ein Flußdiagramm eines Programms eines zweiten Digitalrechners von Fig. 15 und Einzelheiten (Fig. 22) eines Schrittes von Fig. 21,

Fig. 23 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 24 ein Flußdiagramm zu einem Schritt des Programms von

Fig. 21,

Fig. 25 ein Blockschaltbild eines dritten Ausfiihrungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 26 eine Motordarstellung mit T.agebezeichnung für Druckfühler des Ausführungsbeispiels von Fig. 25,

Fig. 27a, b Form und Zeitablauf von Ausgangsspannun.,en der Druckfühler von Fig. 25, und

Fig. 28 ein Flußdiagramm eines Programms eines ersten Digital recline¹ rs in Ki cj. 2 5.

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Zuerst wird in Verbindung mit Fig. 1 und 2 die dem Stand der Technik entsprechende Anordnung zum Regeln eines Luft/Brennstoff-Mischungsverhältnisses unter Hinweis auf seine besonderen Nachteile erläutert.

In dem Motorblock 11 des teilweise dargestellten Verbrennungsmotors 10 ist am Kopfende eines wassergekühlten Zylinders 12 eine Brennkammer mit einem darin bewegbaren sowie über ein Pleuel 15 mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle verbundener Kolben 14 erkennbar. Ein über einen Einlaßweg mit Ansaugstutzen 16 und Einlaßventil 17 in die Brennkammer geführtes brennbares Gas, im vorliegenden Fall eine Mischung aus Luft und Brennstoff, wird darin verbrannt und als Abgas über einen Auslaßweg mit Auslaßventilen sowie einem Auspuffkrümmer 18 abgegeben. Die Kühlmitteltemperatur im Bereich des Zylinder-

T5 kopfes wird durch einen dort befestigten Temperaturfühler 19 fortlaufend abgetastet und in Form eines entsprechenden Gleichspannungssignals weitergemeldet.

Zwischen einem äußeren Ansaugkanal 22 mit Luftfilter 21 und dem Ansaugstutzen 16 befindet sich eine Luftzuführeinheit 25 mit einer den Luftdurchsatz beeinflussenden sowie mit einem Gaspedal bewegungsgekoppelten Drosselklappe 26 und mit einem den wahren Luftdurchsatz zu dem Motor 10 erfassenden Durchflußmesser 24. Bei geschlossener Drosselklappe 26 herrscht Leerlaufbetrieb, und dann gelangt nur Luft durch einen die Luftzuführeinheit 25 umgehenden und in seinem Querschnitt mittels einer Leerlaufstellschraube 29 justierbaren Bypass 28 in den Motor-Ansaugstutzen 16. Der Leerlaufzustand wird durch ein von einem dann geschlossenen Drosselklappenschalter 27 abgegebenes Signal weitergemeldet. Bei Start und/oder 0 Warmlauf wird der in den Ansaugstutzen 16 gelangende Luftstrom durch eine Startautomatik 30 reguliert.

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Gemäß Fig. 2 wird Brennstoff aus einem Tank 31 mittels einer Brennstoffpumpe 32 über einen die Pulsierung abschwächenden Dämpfer 33 und ein Filter 34 mit einem durch einen Druckregler 35 eingehaltenen konstanten Druck zu Einspritzventilen 36 gefördert, von denen sich je eines im Ansaugstutzen 16 jedes Zylinders 12 des Motors befindet. Eine elektrische Einspritzsteuerung 38 (Fig« 1) steuert abhängig von Motorbetriebsbedingungen, wie weiter unten erläutert wird, die Brennstoffzumessung durch Beeinflussung der Einspritzdauer jedes Einspritsventils. Eine bei niedriger Motortemperatur offene Kaltstart-Einspritzvorrichtung 37 sorgt beim Kaltstart für ein reicheres Gemisch durch Lieferung einer Zusatz-Brennstoffmenge .

Die elektrische Einspritzsteuerung 38 ermittelt nach dem vom Durchflußmesser 24 abgegebenen Luftdurchflußwert den Luftdurchsatz pro Zyklus unter Berücksichtigung der Drehzahl und Zylinderanzahl des Motors und kontrolliert danach das Luft/ Brennstoffgemisch. Ein die Motor- bzw. Kurbelwellendrehzahl abtastender Drehzahl- und Zeitpunktgeber (nicht dargestellt) wird u.a. zur Erzeugung eines Grundsynchronsignals für die motorzyklusabhängige Brennstoffeinspritzung herangezogen. Um das gewünschte Luft/Brennstoff-Mischungsverhältnis abhängig vom Ablauf eines Zeitraums nach dem Motor-Anlassen und/oder abhängig von der Motortemperatur, Drehzahl und Batteriespannung abwandeln zu können, werden der Einspritzsteuerung 38 entsprechende Signale von dem Anlasser, dem Temperaturfühler 19, dem Durchflußmesser 24, dem Drehzahl- und Zeitpunktgeber, dem Drosselklappenschalter 27 und übe., die Batteriespannung zugeführt.

Die jedem Zylinder zuzumessende Brennstoffmenge legt die Einspritzsteuerung mit der Breite bzw. Länge des dem

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betreffenden Einspritzventil zugeführten elektrischen Pulses fest. Die Einspritzpulsbreite T wird aus der Motor-Luftzuflußmenge Q und Motordrehzahl N nach T=K.(Q/N) errechnet und abhängig von diversen Korrekturgrößen Ts, Ft, KAs und KAi abgewandelt.

Die Korrekturgröße Ts zur Kompensation von Batteriespannungsänderungen wird gemäß Fig. 3 abhängig von Konstanten a, b und der Batteriespannung V_n für die Einspritzventile so errechnet: Ts = a + b(14 + V).

Die Korrekturgröße Ft für die Kühlmitteltemperatur bei nicht ausreichend erwärmtem Motor wird aus der Kurve in Fig. 4 gewonnen.

Die Korrekturgröße KAs zur Versorgung mit zusätzlichem Brennstoff für glatten Motorstart und glatten übergang in einen Leerlaufzustand geht mit der Zeit auf Null zurück und beginnt beim Anlassen des Motors mit einem abhängig von der Kühlmitteltemperatur variablen Anfangswert KAso, siehe Fig. 5.

Die Korrekturgröße KAi zur Bereitstellung von Zusatzbrennstoff für glatten Motorstart bei nicht genügend warmem Motor geht mit der Zeit auf Null zurück und beginnt beim öffnen des Drosselklappenschalters 27 mit einem abhängig von der Kühlmitteltemperatur variablen Anfangswert KAio, siehe Fig. 6.

Beim Anlassen des Motors wird bei der Bestimmung der Einspritzpulsbreite T, die zusätzlich noch abhängig vom Ausgang eines im Auspuffkrümmer befindlichen Abgasfühlers abgewandelt werden kann, der größere der Begriffe T1 =K. (Q/N). (1+KAs) x1.3 +Ts und T2 =TST χ KNST χ KTST ausgewählt. Darin ändern sich TST kühlmittoitemperaturabhängig (Zylinderkopfbereich) nach Fig. 7, KNST drehzahlabhängig nach Fig. 8 und KTST gemäß Fig. 9 eine gewisse Zeit nach dem Motor-Anlassen.

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Diese herkömmliche Anordnung zur Regelung des Luft/Brennstoff-Mischungsverhältnisses kann nur solange eine stabile Verbrennung in dem Motor aufrechterhalten, wie das Mischungsverhältnis in der Nähe des stöchiometrischen Wertes bleibt. Damit sind ihr bei dem Streben nach wirtschaftlicheren Brennstoff Verbrauchswerten Grenzen gesetzt, weil mit zunehmender Gemischabmagerung zwecks Senkung des Brennstoffverbrauchs entsprechend auch die Neigung des Motors zu lokalen Verbrennungserscheinungen (Selbstentzündung, Klopfen) und zu unstabiler Verbrennung zunimmt. Diese Tendenz ist grafisch in Fig. 10 dargestellt. Deshalb mußte bisher bei der Regelung des Luft/Brennstoff-Mischungsverhältnisses immer auf Einhaltung stabiler Motorbetriebsbedingungen innerhalb eines Toleranzbereichs geachtet werden, und wegen grober Herstell- und Einbautoleranzen des Luft-Durchflußmessers war die Erzielung magerer und damit besonders wirtschaftlicher Mischungsverhältniswerto bisher unmöglich.

Nachstehend wird in Verbindung mit den Fign. 11, 12 und 13 untersucht, wie die Verteilung der Kurbelwellenwinkelstellungen bei maximalem Druck in einem Zylinder θ bei drei

pmax

verschiedenen Luft/Brennstoff-Mischungsverhältnissen R1, R2 und R3 ist, die R1 <<. R2 -<. R3 sowie größer als 15 sind. Die dabei auftretenden Druckprofile eines Zylinders sind in Fig. 11a, 11b und 11c, die Häufigkeit der Kurbelwellen-Winkelstellungen bei den verschiedenen Mischungsverhältnissen in Fig. 12a, 12b und 12c, und die Beziehungen zwischen der Kurbelwellenwinkelstellung θ und den Luft/Brennstoff-Mischungsverhältnissen L/B in Fig. 13a, 13b und 13c dargestellt. Aus Fig. 11, 12 und 13 kann entnommen werden:

Je magerer das Luft/Brennstoffgemisch des Motors ist, desto größer sind die Streuung und die Nominalwerte der Kurbel-

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wellenwinkelpositionen θ und desto später tritt die Verbrennung ein. Je häufiger θ einen bestimmten Wert überschreitet, desto unstabiler arbeitet der Motor.

In Fig. 14 ist aufgetragen, wie häufig die Kurbelwellenwinkelstellung θ außerhalb eines von 10° bis 25° ATDC

^ pmax

(unterer und oberer Grenzwert) gehenden Bereichs liegt, und welche Folgen dies für den stabilen Motorbetrieb hat. φ bedeutet gute und Δ noch befriedigende Betriebsstabilität. Somit könnte gemäß Fig. 14 mittels überwachung der Häufigke.it von Bereichsüberschreitungen der Kurbelwellenwinkelstellung θ das Luft/Brennstoff-Mischungsverhältnis kontrollierbar sein.

Nachstehend werden mehrere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Anordnungen zum Regeln des Luft/Brennstoff-Mischungs-Verhältnisses von Verbrennungsmotoren erläutert. Als Anwendungsbeispiel wird ein Vierzylinder-Ottomotor benutzt; die Erfindung ist auch für jede andere Motorausführung geeignet. Auch bezüglich der vorliegenden Motorzündfolge Zylinder 1-3-4-2 oder einer beliebigen anderen Folge bestehen keine Beschränkungen.

Bei dem in Fig. 15 schematisch dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind den vier Zylindern des Motors Nr. 1, Nr. 2, Nr. 3 und Nr. 4 je ein Druckfühler 51, 52, 53 bzw. 54 zugeordnet und mit einem Analog-Multiplexer 55 verbunden, welcher selektiv jeweils den Ausgang eines der vier Druckfühler 51 bis 54 in einer Übereinstimmung mit der Kurbelwellenwinkelstellung sowie unter der Regie eines ersten Digitalrechners 60 mit einem Analog/Digital-Wandler (kurz: A/D-Wandler) 56 verbindet. Jeder der Druckfühler 51 - 54 kann ein

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unter das Einspritzventil (oder ggf. Zündkerze) gelegtes scheibenförmiges oder der Zylinderkopfdichtung zugeordnetes flaches piezoelektrisches Element umfassen, das bei laufendem Motor ein dem Zylinderdruck entsprechendes analoges Signal abgibt. Mit jedem Winkelgrad oder jedem eine gewählte Gradzahl umfassenden Bereich der Kurbelwellenumdrehung werden alle vier digital verwandelten Druckwerte von dem A/D-Wandler 56 unter Kontrolle des ersten Digitalrechners 60 in einen ersten Speicher 57 eingelesen und darin so abgespeichert, daß der jeweilige gemessene Druck P und die dazu gehörende Kurbelwellenwinkelstellung θ abgefragt v/erden können. Dem Digitalrechner 60 ist noch ein zweiter Speicher 58 mit vier je einen Untergrenzwert- und Obergrenzwertzähler umfassenden Bereichszählern angeschlossen.

Nach jedem Datenabfrage- und Umwandlungszyklus für einen Zylinder führt der erste Digitalrechner 60 folgende Operationen durch: Auslesen der Daten aus dem Speicher 57 und Errechnen der Kurbelwellenwinkel position θ , bei der der höchste

pmax

Druckwert festgestellt wurde; Vergleich der Winkelposition Θ mit gegebenen unteren und oberen Grenzwerten K1 und K2; pmax ^{y J}

Aufforderung an den Untergrenzwertzähler oder den Obergrenzwertzähler des betreffenden Bereichszählers, jeweils um einen Schritt aufwärts zu zählen, wenn die errechnete Kurbelwellen-

winkelposition θ unterhalb des unteren Grenzwertes K1 bzw. ^ pmax

oberhalb des oberen Grenzwertes K2 liegt.

Ein dem ermittelten wahren Luftzufluß zum Motor entsprechendes analoges Signal einer Luftzuflußmeßeinrichtung 61 wird nach digitaler Umwandlung durch einen A/D-Wandler 62 in einen zweiten Digitalrechner 65 eingespeist. Ein auch als Bezugspulsgenerator dienender Kurbelwellenpositionsfühler 63 gibt jeweils

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im oberen Kolbentotpunkt von Zylinder Nr. 1 einen elektrischen Bezugspuls gemäß Fig. 16(a) und außerdem der Kurbelwellendrehzahl proportionale Drehzahlpulse gemäß Fig. 16(b) (ein Puls pro Grad Kurbelwellendrehung) ab; die Drehzahlpulse werden einem Zähler 64 zugeführt, und dieser liefert dem zweiten Digitalrechner 65 ein entsprechendes Drehzahlsignal N.

Kurz erläutert errechnet der zweite Digitalrechner 65 als Funktion des Motor-Ansaugluftstroms Q und der Motordrehzahl N einen Grundwert T für die zuzuführende Brennstoffmenge in Form eines entsprechend breiten (oder langen) elektrischen Strompulses für die Einspritzventile, errechnet ferner einen Korrekturfaktor o( auf der Grundlage der Zählwerte der ünter- und Obergrenzwertzähler der vier Bereichszähler und multipliziert den errechneten Grundwert T mit dem Korrekturfaktor o(

1Ej Wenn zumindest einer der vier Obergrenzwertzähler im Verlauf einer gegebenen Anzahl von z.B. 24 Kurbelwellenumdrehungen einen vorgegebenen Zählwert von z.H. drei erreicht und gleichzeitig die Zählwerte aller vier Untergrenzwertzähler null sind, oder wenn bei diesen Kurbelwellenumdrehungen (wie festgelegt) z.B. drei der Obergrenzwertzähler den Zählwert eins oder höher erreicht haben und die Zählwerte aller vier Untergrenzwertzähler null sind, dann stellt der zweite Digitalrechner 65 verzögerte bzw. späte Zündung (Verbrennung) fest und bewirkt durch Festsetzung des Korrekturfaktors Oi auf 1 + K_R1 , daß das Luft/Brennstoffgemisch unmittelbar angereichert wird.

Wenn dagegen im Verlauf von ebenfalls beispielsweise 24 Kurbelwellenumdrehungen zumindest einer der Untergrenzwertzähler einen vorgegebenen Zählwert von z.B. drei erreicht und gleichzeitig die Zählwerte aller vier Obergrenzwertzähler null sind, oder wenn bei diesen Kurbelwellenumdrehungen (nach entsprechender Festlegung) z.B. drei der Untergrenzwertzähler den Zähl-

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wert eins oder höher erreicht haben und die Zählwerte aller vier Obergrenzwertzähler null sind, dann erkennt der zweite Digitalrechner frühe bzw. zu frühe Zündung (Verbrennung), setzt den Korrekturfaktor öl auf 1 - K . und bewirkt so eine Abmagerung des Luft/Brennstoffgemischs.

Wenn z.B. in einem gleichartigen Zyklus von 24 Kurbelwellenumdrehungen zumindest einer der Unter- und Obergrenzwertzähler der vier Bereichszähler einen gegebenen Zählwert von z.B. drei erreicht hat und mindestens je einer der Unter- und Obergrenzwertzähler ungleich null ist, oder wenn z.B. mindestens drei Unter- und Obergrenzwertzähler den Zählwert eins oder mehr erreicht haben und mindestens ein Untergrenzwertzähler und mindestens ein Obergrenzwertzähler den Zählwert ⁼ 1 zeigen, dann stellt der Digitalrechner 65 fest, daß der Motorlauf unstabil oder nahe der zulässigen Toleranzgrenze ist, setzt den Korrekturfaktor Ck auf 1 + K _ fest und reichert das Luft/Brennstoffgemisch unmittelbar an. Wenn aber in dem gewählten Zyklus von z.B. 24 Umdrehungen z.B. weniger als drei Unter- und Obergrenzwertzähler den Wert eins oder mehr zeigen und keiner der Zähler den gegebenen Wert von z.B. drei erreicht hat, dann erkennt der zweite Digitalrechner 65 einen stabilen Motorlauf und setzt den Korrekturfaktor cK auf 1 - K₁. ~ fest, damit das Luft/Brennstoffgemisch für den Motor am Ende des gegebenen Kurbelwellendrehungs-Zyklus magerer gestellt und danach sämtliche Unter- und Obergrenzwertzähler auf null rückgesetzt werden.

Die in Fig. 17 mit Einzelheiten dargestellte Einspritzeinheit 66 umfaßt ein Register 67, einen Zähler 68 und einen Komparator 69, dessen Ausgang mit der Basis eines emitterseitig an Masse liegenden Transistors 70 verbunden ist, dessen

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Kollektor an die Einspritzventile 71 bis 74 von vier Zylindern angeschlossen ist. Tn dem Register 67 wird auf Kommando des zweiten Digitalrechners 65 ein in Fig. 18a dargestelltes Signal gespeichert, welches der von dem Digitalrechner 65 ^r) errechneten Einspritz-Pulsbreito entspricht. Mit Ubertragungsschluß der Einspritz-Pulsbreite T in das Register 67 veranlaßt der Komparator durch Abgabe eines EIN-Signals an den Transistor 70, daß dieser die Einspritzventile 71 - 74 aktiviert, siehe Fig. 18c. Gleichzeitig wird der Zähler 68 rtickgesetzt und beginnt mit gegebener Geschwindigkeit von null hochzuzählen. Sobald der Zähler 68 einen Wert erreicht hat, der einem im Register 67 gespeicherten Wert gleicht (s. Fig. 18b) , schaltet der Komparator 6 9 den Transistor 7 0 aus. Damit endet der Einspritzvorgang, und der Zähler 68 hört auf zu zählen.

In dem in Fig. 19 als Flußdiagramm dargestellten Programm des ersten Digitalrechners 60 folgt dem Eingangsschritt 102 ein Wählschritt 104, bei dem entschieden wird, ob der zu überwachende Kurbelwellendrehwinkel θ nach der oberen Kolbentotpunktstellung des Zylinders Nr. 1 in jedem sich über 720° Kurbelwellendrehung erstreckenden Datenzyklus in den Bereich 0° bis 60°, 180° bis 240°, 360° bis 420° oder 540° bis 600° fällt. Wenn die Kurbelwellenposition θ in den Dereich 0° 'bis 60° fällt, voranlaßt der Digitalrechner 60 die Verbindung des ersten Druckfülilers 51 über don Analog-Multiplexer 55 mit dem A/D-Wandler !)6 in dem Schritt 106. Danach wird der Druck im Zylinder Nr. Grad für Grad erfaßt und die Drucksignale des Druckfühlers 51 nach Umwandlung in Digital form in den ersten Speicher 57 eingelesen .

Sobald in Schritt 116 erkannt wurde, daß der Kurbelwellenwinkel B den Wort 61° erreicht hat, errechnet der Digitalrechner 60 nach Beendigung der Druckabtastung,bei Zylinder Nr. 1 die Kur-

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belwellenwinkelposition θ in Bezug auf den größten erfaßten Druckwert des Zylinders Nr. 1 im Verlauf des Datonzyklus. Danach wird im folgenden Schritt 120 ermittelt, ob der Wort θ in

pmax

den Bereich zwischen gegebenen unteren und oberen Grenzwerten K1 und K2 fällt, die z.B. auf 10° (K1) und 25° (K2) hinter dem oberen Kolbentotpunkt von Zylinder Nr. 1 festgelegt sind.

Falls der errechnete Wert Θ kleiner als der untere Grenx-

pmax

wert K1 oder größer als der obere Grenzwert K2 ist, wird mit Schritt 122 ein weiter unten erläuterter Programmteil durchgeführt.

Daneben werden auch, nach entsprechender Zuweisung in Schritt 104, im Kurbelwellenwinkelbereich 180° bis 240° die Druckwerte des Zylinders Nr. 3 von dem dritten Druckfühler 53, im Kurbelwellenwinkelbereich 360° bis 420° die Druckwerte des Zylinders Nr. 4 von dem vierten Druckfühler 54 und im Kurbelwellenwinkelbereich 540° bis 600° die Druckwerte des Zylinders Nr. 2 von dem zweiten Druckfühler 52 abgetastet, für den betreffenden Zylinder jeweils die Kurbelwellenwinkelstellung θ , für maximalen Zylinderdruck ermittelt und anschließend durch den ersten Digitalrechner 60 festgestellt, ob der Wert θ in den Bereich zwischen den unteren und oberen Grenzwerten K1 und K2 fällt oder nicht. Wenn der errechnete Wert für θ kleiner als der untere Grenzwert K1 oder größer als der obere Grenzwert K2 ist, dann führt der Digitalrechner 60 den

25 Programmschritt 122 (Fig. 19) durch.

Bei dem in Fig. 20 ausführlich dargestellten Ableiuf des ?rogrammschritts 122 von Fig. 19 entspricht der Eingangss, hritt 130 dem Schritt 120 von Fig. 19. Abhängig davon, ob sich beim nächsten Schritt 132 die ermittelte Kurbelwellenwinkelstellung θ größer als der obere Grenzwort K2 erweist oder nicht,

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veranlaßt der Digitalrechner 60 entweder mit Schritt 134 bei dem Obergrenzwertzähler oder mit Schritt 136 bei dem Untergrenzwertzähler das Aufwärtszählen um einen Schritt.

Im nächsten Schritt 138 wird überprüft, ob die Kurbelwellenwinkelstellung θ in den Bereich zwischen unteren und oberen Grenzwerten K3 und K4 fällt, wobei K3 kleiner als K1 und K4 größer als K2 gewählt ist. Falls θ auch außerhalb

pmax

des durch den unteren Grenzwert K3 und oberen Grenzwert K4 festgelegten Bereichs liegt, veranlaßt der Digitalrechner 60 mit dem nächsten Programmschritt 140, daß ein nicht dargestellter zusätzlicher Zähler um einen Schritt hochzählt. Bei positiver Antwort auf die in Schritt 142 gestellte Frage, ob dieser zusätzliche Zähler im Verlauf eines gegebenen Zeitraums und einer gegebenen Anzahl von Kurbelwellenumdrehungen einen vorgegebenen Wert erreicht, erfolgt im nächsten Schritt 144 eine Abänderung der unteren und oberen Grenzwerte auf K1' und K2'. Die Schrittfolge 138 bis 144 stellt eine erwünschte Programmergänzung dar, mit der festgelegte untere und obere Grenzwerte z.B. entsprechend der Brennstoffqualität veränderbar sind.

Das nach dem Flußdiagramm von Fig. 21 arbeitende Programm des zweiten Digitalrechners 65 beginnt mit Schritt 202. Aufeinanderfolgend werden mit Schritt 204 und 206 die Drehzahl und der Ansaugluftstrom des Motors in den Speicher des Digitalrechner s 6 5 ei rigol ösen, und danach errechnet der Digitalrechner 6 5 die dem Motor jeweils zuzuführende Brennstoffmenge in Form einer Einspritzpuls-Rreite T = K.(Q/N). Darin ist K eine Konstante, Q der Ansaugluftstrom und N die Motordrehzahl·.

Auf der Grundlage der in dem Programmschritt 210 aus dem zweiten Speicher 58 ausgelesenen Zählwerte des Unter- und Ober-

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grenzwertzählers errechnet der zweite Digitalrechner 65 mit Schritt 212 in weiter unten näher erläuterter Weise den Korrekturfaktor C^ . Im nächsten Schritt 214 wandelt der zweite Digitalrechner die zuvor errechnete Einspritzpuls-Breite T durch Multiplizieren mit dem Korrekturfaktor oC ab und überträgt in Schritt 216 die abgewandelte Einspritzpuls-Breite zu der Einspritzeinheit 66, damit die entsprechende Treibstoffmenge eingespritzt wird. Mit dem Schlußschritt 218 kehrt das Programm zum Eingangsschritt 202 zurück.

Das in Fig. 22 dargestellte Flußdiagramm ist der Errechnung des Korrekturfaktors c< gewidmet und beginnt mit dem Schritt 220, welcher dem Schritt 210 von Fig. 21 entspricht. Bei Schritt 222 des Programms zählt der Digitalrechner 65 die Anzahl "C" von Boreichszählern, bei denen der Untergrenzwertzähler den Zählwert "1" oder mehr erreicht hat. Falls C gleich oder größer 2 ist, springt das Programm über Schritt 224 auf Schritt 226 und überprüft, ob alle Zählwerte u1 bis u4 der Obergrenzwertzähler gleich null sind oder nicht. Eine positive Antwort bei Schritt 226 bedeutet Frühzündung bzw. vorzeitige Verbrennung, und in diesem Fall springt das Programm auf Schritt 242, wo durch Festsetzen des Korrekturfaktors ©( auf 1 - K ein Abmagern des Luft/Brennstoffgemischs veranlaßt wird. Anschließend werden mit Schritt 232 alle Grenzwertzähler sowie der Umdrehungszähler auf null rückgesetzt.

Falls jedoch mindestens einer der Zählwerte u1 bis u4 der Obergrenzwertzähler ungleich null ist, wird im Folgescnritt 228 überprüft, ob sämtliche Zählwerte u'1 bis u'4 der Untergrenzwertzähler gleich null sind oder nicht. Falls ja, erkennt das Programm den Zustand Spätzündung, und dementsprechend

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"IER MEER -MÜLLER · CiTCINMEISTtK „NISSAN - WG 83163/165 (3)/TK

wird der Korrekturwert mit Schritt 230 auf 1 + K festge-

K I

setzt. Auch nach diesem Schritt 232 veranlaßt der Digitalrechner das Rücksetzen aller Grenzwertzähler und des Umdrehungszählers auf null. Wenn jedoch zumindest einer der Zählwerte u'1 bis u'4 der Untergrenzwertzähler ungleich null ist, wird unstabiler Motorlauf erkannt und mit Schritt 234 der Korrekturfaktor o( auf 1 + K_nO festgesetzt, und anschließend werden wieder sämtliche Grenzwertzähler und der Umdrehungszähler auf null rückgesetzt.

Für den Fall der negativen Beantwortung des Prüfschritts wird mit dem Folgeschritt 236 überprüft, ob zumindest einer der Zählwerte u1 bis u4 der Obergrenzwertzähler "3" oder mehr ist oder nicht. Bei positiver Antwort springt das Programm von Schritt 236 zu dem bereits erläuterten Schritt 228. Im

1T) entgegengesetzten Fall wird in dem entsprechenden Folgeschritt 238 überprüft, ob zumindest einer der Zählwerte u'1 bis u'4 der Untergrenzwertzähler gleich "3" oder mehr ist. Falls ja, folgt mit Schritt 240 die überprüfung, ob sämtliche Zählwerte u1 bis u4 der Obergrenzwertzähler null sind oder nicht. Bei positiver Antwort wird Frühzündung erkannt und mit Schritt der Korrekturfaktor oL auf 1 - K₁ festgesetzt, wie bereits erläutert. Falls jedoch mindestens einer der Zählwerte u1 bis u4 ungleich null ist, wird unstabiler Motorlauf erkannt und durch den Digitalrechner in dem Schritt 234 die Festsetzung des Korrekturfaktors (X auf 1 + K „ bestimmt, wie bereits erläutert.

Bei negativer Beantwortung des Schritts 238 erfolgt mit Schritt 244 eine Erhöhung des Umdrehungszählers um einen Schritt, und im nächsten Schritt 24 6 wird überprüft, ob der Umdrehungszähler einen vorgegebenen Zählwert, beispielsweise 24 erreicht hat. oder nicht. Boi positiver Beantwortung dieser Frage ver-

TERJVlEERjMaLLER · STEINMEISTbR * J NISSAN - WG 83163/165 (3)/TK

- 2^Γ> -

anlaßt der zweite Digitalrechner mit Schritt 2 32 die Rücksetzung sämtlicher Grenzwertzähler und des Umdrehungszählers auf null; andernfalls wird mit Schritt 248 die Festsetzung des Korrekturfaktors cy auf 1 -K-., angeordnet.

Bei dem in Fig. 23 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Regeln des Luft/Brennstoff-Mischungsverhältnisses eines Motors tragen mit dem ersten Ausführungsbeispiel von Fig. 15 vergleichbare Elemente die entsprechenden Bezugszahlen. Die Schaltungsanordnung in Fig. 23 weist nur einen einzigen Druckfühler 71 auf, der die Gasdruckänderungen z.B. im Zylinder Nr. 1 abtastet und ein entsprechendes Analogsignal an einen A/D-Wandler 72 abgibt, welcher das analoge Drucksignal in ein digitales Drucksignal pro Grad Kurbelwellenumdrehung umwandelt und an einen ersten Digitalrechner 75 abgibt.

Alternativ können die digitalen Drucksignale auch auf jeweils eine gegebene Anzahl von Kurbelwellen-Drehwinkelgraden bezogen sein. Die A/D-Umwandlung beginnt mit einem Befehl des Digitalrechners 75 in der oberen Kolbentotpunktstellung des Zylinders Nr. 1 , d.h. bei 0° und endet bei der Kurbclwellenwinkelposition 61°. Dieser auf den Bereich von 60° Kurbelwellendrehung begrenzte Drucküberwachungszyklus hat auch Vorteile im Sinne der Freihaltung des Nutzsiqnals von Rauschen und anderen Störungen. Das umgewandelte Drucksignal in Form von abgetasteten Druckwerten P mit jeweils zugeordneter Kurbelwe]lenwinkolstellung θ wird in einen-ersten Speicher 73 übertragen und darin gespeichert.

Ein dem ersten Digitalrechner 75 zugeordneter zweiter Speicher 74 enthält einen Bereichszähler mit Ober- und Untergreuzwertzähler. Am Ende jedes Datenabtastzyklus oder des Kolben-Verdichtungshubes liest der Digitalrechner 75 die Daten aus dem ersten Speicher 73, errechnet danach die Kurbelwellen-

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TER MEER - MÜLLER · STEINMEISTtR ..NISSAN - WG 83163/165 (3)/TK

winkelstellung θ für den ermittelten maximalen Druck-

pmax

wert und vergleicht die Kurbelwollenstellung θ mit vor- ' ^ pmax

gegebenen unteren und oberen Grenzworten K1 und K2, von denen beispielsweise der untere Grenzwert KI auf 10° und der obere Grenzwert K2 auf 25° nach dem oberen Kolbentotpunkt des Zylinders Nr. 1 festgelegt sind. Abhängig davon, ob die ermittelte Kurbelwellenstellung θ unter dem unt'e-

^ pmax

ren Grenzwert K1 oder über dem oberen Grenzwert K2 liegt, veranlaßt der Digitalrechner 75 den später den Untergrenzwertzähler oder den Obergrenzwertzähler um einen Schritt aufwärtszuzählen.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 23 enthält ferner einen zweiten Digitalrechner 76, der sich von dem zweiten Digitalrechner 65 des ersten Ausführungsbeispiels im wesentliehen nur durch die Art der für das zweite Ausführungsbeispiel nachstehend in Verbindung mit Fig. 24 erläuterten Berechnung des Korrekturfaktors Oi unterscheidet. Der eingangsseitig mit dem Zähler 64 verbundene zweite Digitalrechner 76 berechnet einen Grundwert der zuzuführenden Brennstoffmenge in Form der Einspritzpuls-Breite T als Funktion des Ansaugluftstroms 0 und der Motordrehzahl N, errechnet ferner den Korrekturfaktor Ök abhängig von den Zählwerten der Unter- und Obergrenzwertzähler und multipliziert den errechneten Grundwert mit dem Korrekturfaktor O^

Der Eingangsschritt 300 des Programms zur Korrekturfaktorerrechnung (Fig. 24) entspricht dem Schritt 210 von Fig. Wenn der nächste Schritt 302 ergibt, daß der Zählwert des Obergrenzwertzählers gleich oder größer als 3 ist, wird in einem Anschlußschritt 304 geprüft, ob der Zählwert u¹ des Untergrenzwertzählors = null ist. Wenn ja, wird verzögerte

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TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTL-K " ------ NISSAN - WG 831_6 3/16_5 (3)_/1Κ

- 27 -

oder späte Verbrennung beziehungsweise Spätzündung erkannt und mit dem nächsten Schritt 306 die notwendige Brennstofffmengen-Korrektur veranlaßt. Tn einem Folgeschritt 308 veranlaßt der zweite Digitalrechner 76 das Rücksetzen der Unter- und Obergrenzwertzähler und des Umdrehungszahlers auf null.

Eine negative Antwort bei Schritt 304 bedeutet unstabilen Motorlauf, bei dem das Programm mit Schritt 310 durch Anwendung des Korrekturfaktors O£ = 1 + K₉ eine Anreicherung der Luft/Brennstoffmischung veranlaßt. Auch daran schließt sich die Zählerrücksetzung mit Schritt 308 an.

Bei negativem Ergebnis der Prüfung in Schritt 302 wird in einem Schritt 312 geprüft, ob der Zählwert u¹ des Untergrenzwertzählers gleich oder größer als 3 ist. Wenn ja, überprüft das Programm in Schritt 314 ob der Zählwert u des Obergrenzwertzählers gleich null ist. Falls nicht, herrscht unstabiler Motorlauf, und das Programm springt dementsprechend zum Schritt 310 und setzt den Korrekturfaktor C^ wie schon erläutert auf 1 + K₂ fest.

Bei positivem Prüfergebnis von Schritt 314 wird frühe Verbrennung bzw. Frühzündung erkannt, und das Programm legt mit Schritt 316 den Korrekturfaktor Οζ auf 1 -K₇₁ fest, um das

Jj I

Luft/Brennstoff-Mischungsverhältni s abzumagern. Schließlich folgt mit Schritt 308 wieder die bereits erläuterte Zählerrücksetzung.

Ein negatives Prüfungsergobnis von Schritt 312 bedeute', stabiler Motorlauf, dementsprechend wird das in Schritt 318 angegebene schrittweise Hochzahl on des Umdrehungszähler« um jeweils einen Schritt im folgenden Prograrnmschritt 320 solange beobachtet, bis ein vorgegebener Zählwort von z.B. 24 erreicht

BAD

TF.R MEER -MÜLLER · STCINMEIS Π-.rt " ------ N₁₅SAN _ ^q 83163/165 (3)/TK

worden ist. Und das Programm veranlaßt dann mit Schritt 308 das Rücksetzen der Unter- und Obergrenzwertzähler und des Umdrehungszählers auf null. Solange das Ergebnis des Programmschritts 320 negativ ist, wird mit Schritt 322 der Korrekturfaktor ck auf 1 - ^κ ο festgesetzt.

Das in Fig. 25 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von dem in Fig. 15 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen nur dadurch, daß die Gasdrücke in den vier Zylindern des Motors (s. Fig. 26) durch lediglich zwei Druckfühler 81 und 82 überwacht werden. Mit Fig. 15 übereinstimmende Einzelheiten tragen in Fig. 25 gleiche Bezugszahlen.

Gemäß Fig. 26 ist. ein Druckwandler 81 a dos ersten Druckfühlers an einem der beiden Kopfbolzen 91 zwischen den Zylindern ^rj Nr. 1 und Nr. 2 befestigt, um Gasdruckänderungen in diesen beiden Zylindern zu erfassen und weiterzumelden. In ähnlicher Weise ist der nicht dargestellte Druckwandler des zweiten Druckfühlers 82 an einem der beiden Kopfbolzen zwischen den Zylindern Nr. 3 und Nr. 4 angebracht. Beide Druckwandler sind vorzugsweise näher an der Einlaßseite als an der Auslaßseite der Zylinder befestigt, damit sie der Verbrennungsteniperatur des '/.ylindcu'S weniger ausgesetzt werden. Beide Druckwandler sind mit dem üblichen Anzugsdrehmoment von z.B. 7 mkg der Kopfbolzen festgezogen.

2^r> Die druckbezogenen analogen Ausgangssignale des ersten Druckfühlers 81 für die Zylinder Nr. 1 und Nr. 2 sind in Fig. 27a, und die dos zweiten Druckfühlers 82 für die Zylinder Nr. 3 und Nr. 4 in Fig. 27b dargestellt.

BAD

TER MCKI-? ■ MHlLm i-Π I INMIIi: VI r rc ' NKSSAN - WC 8316 1/K'J Π)/TK

In dem Augf uhrungsb'-¹] !'.pii;.l qemäß Fig. 25 gelangen die; analogen Ausgangssi qnal e dor Druckfühler 81 und 82 ül)or den Analog-Multiplexer 55 selektiv und abhängig vom Kurbelwollenwinkel in einen ersten Di g i t a 11 cohnor 8(J₇-IjCiUPiOIsWOiSC' Grad für Grad Kurbolwel1enumdrohung worden die durch don A/D-Wandler digital umgosotzton Druckworte unter dor Kontrollo dos Digitalrechners 80 in den ersten Speiohor 57 eingelesen. Die Druckwertumwandlunq kann auch jeweils für mehrere Grad Kurbelwellenumdrehung durchgeführt wurden. In dem ersten Speieher 57 werden die Druckwerte in Verbindung mit der entsprechenden Kurbelwollenwinkolstellung abgespeichert. Der zweite Speichor 58 dos Digi tal rechner;; enthält (wie die anderen Ausf ührungsbeispi el ο dor Erfindung) vier Bereichszähler mit je einem Unter- und Obergronzwcrtzählor.

.In dem in Fig. 28 als Flußdiagranim dargeslol Iten Programm des ersten Digitalrechners 80 folgt dom Kingangsschritt 302 ein Wählschritt '304 für die Entscheidung, ob dor '/.u überwachende Kurbelwellendrehwinkel θ im Anschluß an die obere Kolbentotpunktstellung von Zylinder Nr. 1 in dom sich über 720° Kurbolwellendrehung erst, rockenden Datoir/yk 1 us in don Bereich ü° bis 180* bis 240", 360° bis 420° odor ')40" bis 600" fällt. Bei in den Bereich 0° bis 60" fallender Kurbclwollonposition θ veranlaßt dor Digitalrechner 80 die Verbindung dos ersten Druckfühlers 81 über don Ana 1 og-Mu 1 tipi oxer ^r>5 mit dom A/D-Wandler 56 mit Schritt 306. Danach wird der Druck im Zylinder Nr. 1 Grad für Grad erfaßt und die Drucksignalo dos Druckfühlers nach Umwandlung in Di.gi tal form in den ersten Speicher 57 cingelesen.

Sobald in Schritt 316 erkannt wird, daß der Kurbelwellenwinkel θ den Wert 61° erreicht hat, errechnet der Digitalrechner

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Tf-R MEER · MÜLLER · S-TtINMEISTlLU NISSAN - WG 83163/165 (3) /TK

nach Beendigung der DruckabtasLung (Schritt 318) bei Zylinder Nr. 1 die Kurbelwellenwinkelposition θ des größten

^r pmax

erfaßten Druckwertes von Zylinder Nr. 1 im Verlauf des Datenzyklus. Im Folgeschritt 320 wird ermittelt, ob der Wert θ ¹ ^J pmax

in den Bereich zwischen den gegebenen unteren und oberen Grenzwerten K1 und K2 fällt, von denen beispielsweise der erste auf 10° und der zweite auf 25° nach dem oberen Kolbentotpunkt des Zylinders festgelegt sind. Ist der errechnete Wert θ kleiner als K1 oder größer als K2, dann wird mit einem Schritt 322 dor gleiche» Vorgang durchgeführt, der weiter oben bereits in Verbindung mit Fig. 19 ab Schritt 122 erläutert worden ist; dieser Programmteil wird daher hier nicht noch einmal boschrieben .

Die vorstehend ci-.liiut.crlo Schrittfolge von Schritt 302 bis Schritt 320 bzw. 322 wird im Verlauf jedes sich über 720° erstreckenden Datenerfassungszyklus für jeden der drei anderen Kurbelwollenwinkelberoiche 180° bis 240°, 360° bis 420° und 540° bis 600° jeweils noch einmal in ähnlicher Weise durchgeführt. Das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 25 besitzt, wie bereits erläutert, nur zwei Druckfühler 81 und 82. Die Druckwerte der Zylinder Nr. 1 (Bereich 0° bis 60°) und Nr. 2 (Boreich 540° bis 600°) werden durch den ersten Druckfühler 81, und die Druckwerte der Zylinder Nr. 3 (Bereich 180° bis 240°) und Nr. 4 (Bereich 360° bis 4 20°) werden dagegen durch den zwei ton Druckfühler 82 abgetastet. Wie bereits vorstehend erläutert, wird dann jeweils durch den ersten Digitalrechner 80 festgestellt, ob der ermittelte Wert dor Kurbelwellenwinkel stellung θ für maxi-

^ pmax

malen Zylinderdruck in den Bereich zwischen den unteren und oberen Grenzwert on K1 und K2 fällt oder nicht. Falls θ

pmax

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MÜLLER · ST UNML-ISl Γ,," ' " _NISSAN - WG 83163/165<i)/TK

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kleiner als der untere Grenzwert K1 oder cjrößer als der obere Grenzwert K2 gefunden wird, führt der Digitalrechner 80 den Programmschritt 322 (ähnlich Schritt 122 in Fig. 19) durch.

Die zuvor erläuterten Aus f ührung:;bei spiel e erfindungsgemäßer Anordnungen zur Regelung dos Luft/Brennstoff-Mischungsverhaitnisses für Verbrennungsmotoren enthalten, wie erläutert, jeweils zwei Digitalrechner. Es ist im Rahmen der Erfindung jedoch durchaus möglich, statt dessen nur einen einzigen Digitalrechner zu verwenden. Auch darüber hinaus sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abwandlungen gegenüber den erläuterten Ausf ührungsbeii;pi el en möglich.

In Bezug auf die in den Ansprüchen und der Boschreibung mehrfach vorkommenden Begriffe "Frühzündung" und "Spatzündung" wird ausdrücklich darauf hinqewi er.cn, daß damit ganz allgemein eine vorgezogene oder zu frühe Verbrennung bzw. eine verzögerte oder zu späte Verbrennung zu verstehen sind.

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31
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Claims

PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dipl.-Chem. Dr, N. tor Moor Dipl-Inn H. Ütoinmokster Dipl.-Ing, F-". Ii. Müllnr . , . . . , ,-^,

Triftstrassü 4, Artwr-L.ulobeok-btra^e Si

D-8OOO MÜNCHKN ;>:\ D-IfJOO FiII-ILEFELD 1

Case: WG 83163/165(3)/¹I¹K Mü/Gdt.

14. November 1983

NISSAN MOTOR COMPANY, LTD. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan

Vorfahren und Anordnung zur Regelung <k>u Luf t/Brennstof f-Vorhäl l:n i hkcsi für V<^vrbronninni.snioLorc)n

Priorität: 15. November 1982, Japan, Scr.No. 57-199053/1982

PATENTANSPRUCH!·;

1/ Verfahren zur Regelung des I.uf t/Brennatof f-Mi schungsverhältnisses bei einem Verbrennungsmotor, dadurch g e k e η η ζ ο i c h η e t. , daß

- ein Lastzustand des Motors ermittelt,

- in Abhängigkeit von dom erni ittel t on Motorlastzustand ein Wert für eine dem Motor zuzuführende» Brennstoffmenge bestimmt,

- in zumindest einem Zylinder des Motors Änderungen des Zylinderdrucks überwacht,

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" ^STEINMC1S:¹'^ " *\\/"" ."NISSAN -MG 83163/165 (3)/TK _ 2 —

- in jedem Druoküberwachuncjszyklus eine Kurbelwellenwinkelstellung θ , bei welcher der Zylinderdruck ein Maximum aufweist, ermittelt und

- der bestimmte Wert für die dem Motor zuzuführende Brennstoffmenge in Abhängigkeit von der ermittelten Kurbelwellenwinkelsteilung θ abgewandelt werden.

pmax

2. Verfahren zur Regelung des Luft/Brennstoff-Mischungsverhältnisses bei einem Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, sonst nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet., daß

- Druckänderungen in allen Zylindern überwacht,

- Druckwerte in sämtlichen Zylindern jeweils in Verbindung mit der Kurbelwellenstellung, bei welcher der betreffende Druckwert in jedem Datenerfassungszyklus abgetastet wird, erfaßt,

- die dem höchsten Druck in dem betreffenden Zylinder im Verlauf des Datenerfassungszyklus entsprechende Kurbelwellenwinkelstellung θ für jeden der Zylinder ermit-

pmax

telt und

- der bestimmte Wert der dem Motor zuzuführenden Brennstoffmenge auf der Grundlage der ermittelten Kurbelwellenwinkelstelluncf θ für jeden der Zylinder abgewandelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Drucküberwachungszyklus in der oberen Totpunktstellung des Kolbens in dem betreffenden Zylinder begonnen und bei eine]- dem oberen Totpunkt folgenden festgelegten DrehwinkeLposition der Motorkurbelwelle beendet wird.

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TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTCT-?

"NISSAN - WG 83163/165(3)/TK

4. Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß bei der Abwandlung der zuzuführenden Brennstoffmenge

- die ermittelte Kurbelwellcnwinkelstellung Θ für

^ pmax

einen bzw. jeden Zylinder mit einem unteren und einem oberen Grenzwert verglichen,

- die Häufigkeitszahl N1 der Überschreitung des oberen Grenzwertes und die Häufigkeitszah.l N2 der Unterschreitung des unteren Grenzwertes durch die Kurbelwellenwinkelsteilung θ im Verlauf jedes eine gegebene Anzahl

pmax

von Kurbelwellenumdrehungen unifassenden Zyklus pro Zylinder ermittelt und

- der bestimmte Wert für die dem Motor zuzuführende -Brennstoffmenge auf der Grundlage der ermittelten Häufigkeitszahlen N1 und N2 abgewandelt wordnn.

5. Verfahren nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß bei der Abwandlung des Wertes für die zuzuführende Brennstoffmenge auf der Grundlage der ermittelten Häufigkeitszahl on N1 und N2

- basierend auf den Häufigkeitszahlen N1 und N2 eine der vier Motorbetriebsbedingungen Spätzündung, Frühzündung, unstabiler Motorlauf und stabiler Motorlauf ermittelt und

- das Luft/Brennstoff-Mischungsverhältnis bei Feststellung von Spätzündung oder unstabilem Motorlauf unmittelbar angereichert und anderorseiLs bei Feststellung von Frühzündung unmittelbar abgemagert und nach Ablauf der gegebenen Anzahl von Kurbelwollenumdrohungon bei festgestellstem stabilem Motorlauf magerer ausgebildet wird.

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TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER NISSAN - WG 83163/165 (3)/TK

-A-

6. Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß als Maßstäbe für die Betriebszustände

- Spätzündung: das gleichzeitige Auftreten von N1 >- ein gegebener Wert und N2 = null;

- Frühzündung: das gleichzeitige Auftreten von N2 >ein gegebener Wert und N1 = null;

- unstabiler Motorlauf:

entweder N1 > der gegebene Wert und N2 φ null, oder N2 > der gegebene Wert und N1 f null; und

- stabiler Motorlauf: wenn andere Verhältnisse der Häufigkeitszahlen N1 und N2 vorliegen;

angesetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß bei der Abwandlung des Wertes in Hezug auf die zuzuführende Brennstoffmenge

- bei ermittelter später Verbrennung (Spätzündung)

ein Korrekturfaktor 1 + Κ_π1 ,

κ ι

bei ermitteltem unstabilem Motorlauf ein Korrekturfaktor

^{1 + K}R2 '
bei ermittelter früher Verbrennung (Frühzündung)

ein Korrekturfaktor 1-K₁ , und

Ij I

bei ermitteltem stabilem Motorlauf ein Korrekturfaktor 1 - K _o festgelegt und

- der ermit to]i <.· Wort für dir zuzuführende Brennstoffmenge mit dem den Betriebsbedingungen entsprechenden Korrekturfaktor multipliziert werden.

B. Verfahren nach Ausspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, diiß der untere Grenzwert auf 10° und

der obere Grenzwert auf 25° hinter dem oberen Kolbentotpunkt festgelegt: sind.

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TER MEER · MÜLLER ■ STEUMMEISTgR ' "" ^ " ^g^, _ _m 83163/165 (3)/TEC

-D-

9. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Druckänderungen in zumindest einem Zylinder durch einen einzigen Druckfühlor überwacht werden.

10. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß Zylinderdruckänderungen in sämtlichen Zylindern durch jedem Zylinder zugeordnete separate Druckfühler überwacht werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß bei der überwachung von Zylinderdruckänderungen zumindest ein Druckfühler den Druck von zwei benachbarten Zylindern abtastet.

12. Anordnung zum Regeln des Luft/Brennstoff-Mischungsverhältnisses in einem Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,

gekennzeichnet durch

- einen Lastfühler zur Ermittlung eines Lastzustands des Motors (10),

- zumindest einen Druckfühler (z.B. 51; 81) zur Ermittlung von Druckänderungen in einem ausgewählten Zylinder des Motors und

- einen mit dem Lastfühler und dem Druckfühlur in Verbindung stehenden Digitalrechner (z.B. 60) mit Einrichtungen

— zum Errechnen eines von dem ermittelten Motorxastzustand abhängigen Wertes einer dem Motor zuzuführenden Brennstoffmenge,

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TER MEER -MÜLLER · STFINMEISTeR NISSAN - WG 83163/165 Q)JTK

— zum Ermitteln einer Kurbelwellenwinkelstellung θ ,

^ pmax

bei welcher der Druck in dem gewählten Zylinder im Verlauf jedes sich über einen bestimmten Kurbelwellen-

drühwinkelboreich erstreckenden Drucküberwachungszyklus¹ ein Maximum aufweist, und

— zum Abwandeln des ermittelten Wertes der zuzuführenden Brennstoffmenge in Abhängigkeit von der ermittelten Kurbelwellenwinkelstellung θ

13. Anordnung nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Druckfühler (51, 52, 53,54) zur Ermittlung von Druckändcrunqen in einem ihnen jeweils zugeordneten Zylinder vorhanden sind und der Digitalrechner Einrichtungen zum Ermitteln der Kurbelwellenwinkelstellung θ für sämtliche Zylinder aufweist.

14. Anordnung nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Druckfühler (z.B. 81) zwischen zwei benachbarten Zylindern angeordnet ist, um Druckänderungen in den beiden Zylindern zu ermitteln.

15. Anordnung nach Anspruch 12, 13 oder 14,

dadurch gekennzeichnet, daß der Drucküberwachungszyklus in der oberen Kolbon-Totpunktstellung des ausgewählten Zylinders beginnt und am hinteren Ende eines sich an die obere Totpunktstellung anschließenden vorgegebenen Kurbelwellenwinkelbereichs endet.

1b. Anordnung nach Anspruch 12, ]i oder 14,

dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalrechner Einrichtungen - ".um Vergleichen dor ermittelten Kurbelwellenwinkelstellung Θ mit einem unteren und einem oberen Grenzwert pmax

für oinon oiler -joden dor Zylinder,

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TER MEER ■ MÜLLER · STEINMEISTr*H " NISSAN - WG 83163/165 ( i) /TK

— 7 —

- zum Erhöhen jeweils eines Obergrenzwertznhlers '-zw. eines Untergrenzwertzählers in Abhängigkeit davon, ob während jedes sich über eine gegebene Anzahl Kurbelwellenumdrehungen erstreckenden Zyklus die ermittelte Kurbelwellenwinkelstellung θ größer als ein oberer

^ pmax

Grenzwert oder kleiner als ein unterer Grenzwert ist, für einen oder jeden der Zylinder und

- zum Abwandeln des ermittelten Wertes für die zuzuführende Brennstoffmenge auf der Grundlage der Zählwerte der Unter- und Obergrenzwertzähler.

17. Anordnung nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalrechner

- Einrichtungen zur Ermittlung einer der vier Motorbetriebsbedingungen Spätzündung, Frühzündung, unstcibiler Motorlauf und stabiler Motorlauf auf der Grundlage der Zählwerte der Unter- und Obergrenzwertzähler, und

- Einrichtungen zum Anreichern des Luft/Brennstoff-Mischungsverhältnisses unmittelbar bei der Feststellung von Spätzündung oder unstabilem Motorlauf und zum Abmagern des Mischungsverhältnisses unmittelbar bei Feststellung von Frühzündung sowie am Ende jedes eine bestimmte Kurbelwellenumdrehungsanzahl umfassenden Zyklus bei Feststellung, daß der Motor stabil läuft.

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•Ä.4.'"■". -