DE3432379C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Beispielsweise in der JP-OS
57-1 37 633 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem
eine grundlegende Betriebsgröße einer Betriebssteueranordnung
zur Steuerung des Betriebs einer Brennkraftmaschine
bestimmt wird, wobei es sich beispielsweise um
einen der Maschine durch ein Kraftstoffzufuhr-Steuersystem
zuzuführenden Grundwert der Kraftstoffeinspritzmenge, einen
Grundwert der durch ein Zündzeit-Steuersystem gesteuerten
Zündzeit oder einen Grundwert der durch ein Abgasrückführ-
Steuersystem zu steuernden Abgasmenge handelt.
Die Steuerung erfolgt dabei als Funktion der Werte von Maschinenbetriebsparametern,
die ein Maß für Lastzustände
der Maschine sind. Dabei kann es sich beispielsweise um
den Absolutdruck im Ansaugrohr der Maschine oder die Maschinendrehzahl
handeln. Der so bestimmte Grundwert der
Betriebsgröße wird als Funktion beispielsweise der Temperatur
der angesaugten Luft oder der Kühlwassertemperatur
der Maschine korrigiert, wodurch eine gewünschte Betriebsgröße
für die Betriebssteueranordnung genau eingestellt
wird.
Es ist weiterhin bekannt, das Ansaugrohr der Maschine, speziell
den Teil stromabwärts einer Drosselklappe
mit einem so großen Volumen auszulegen, daß der
Druckverlust der durch das Ansaugrohr strömenden Luft minimal
gehalten wird, wodurch die Ladekapazität des Ansaugrohrs
vergrößert und damit eine verbesserte Betriebscharakteristik
der Maschine, beispielsweise eine erhöhte Ausgangsleistung,
erreicht wird.
Die Vergrößerung des Volumens des Ansaugrohrs in einem
Teil stromabwärts der Drosselklappe führt
jedoch zu einer reduzierten Änderungsgeschwindigkeit des
Absolutdrucks im Ansaugrohr in Bezug auf die
Änderungsgeschwindigkeit der Maschinendrehzahl, wenn die Maschine
in einem niedrigen Lastzustand, wie beispielsweise im
Leerlauf, arbeitet. Bei dem obengenannten Verfahren zur
Bestimmung von Betriebsgrößen der Betriebssteueranordnung
als Funktion des Ansaugrohr-Absolutdruckes und der Maschinendrehzahl
(im folgenden kurz Drehzahl-Dichte-Verfahren genannt)
ist es daher schwierig, eine Betriebsgröße, beispielsweise
eine Kraftstoffzufuhrmenge, genau in Übereinstimmung mit den
Betriebszuständen der Maschine einzustellen, wodurch ein
Pendeln der Maschinenrotation hervorgerufen werden kann.
Unter Berücksichtigung dieses Sachverhaltes ist, beispielsweise
in der DE-AS 23 50 208 ein
Verfahren (im folgenden als "KMe-Verfahren" bezeichnet) angegeben
worden, das auf der Erkenntnis basiert, daß die
durch die Drosselklappe strömende Ansaugluftmenge nicht
vom Druck PBA im Ansaugrohr stromabwärts
der Drosselklappe oder vom Druck der Auspuffgase abhängt,
wenn die Maschine in einem bestimmten Lastzustand arbeitet,
in dem das Verhältnis des Ansaugrohrdruckes PA′
stromaufwärts der Drosselklappe zum Ansaugrohrdruck
PBA stromabwärts der Drosselklappe unter
einem kritischen Druckverhältnis (gleich 0,528) liegt, bei
dem die Ansaugluftmenge allein als Funktion der Öffnung
der Drosselklappe bestimmt werden kann. Bei diesem Verfahren
wird also allein die Öffnung der Drosselklappe erfaßt,
um damit genau die Ansaugluftmenge zu erfassen, wenn
die Maschine in dem vorgenannten speziellen niedrigen
Lastzustand arbeitet, wobei sodann auf der Basis des
erfaßten Wertes der Ansaugluftmenge eine Betriebsgröße,
beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzmenge, eingestellt
wird. Wird jedoch beispielsweise die Art der Einstellung
der Kraftstoffeinspritzmenge schlagartig unmittelbar dann
von dem erstgenannten Verfahren (Drehzahl-Dichte-Verfahren
oder kurz SD-Verfahren) auf das KMe-Verfahren umgeschaltet,
wenn die Maschine in den obengenannten speziellen
niedrigen Lastzustand von einem von diesem Zustand verschiedenen
Zustand eintritt, so kann eine abrupte Änderung
der Kraftstoffeinspritzmenge auftreten, wodurch
ein unrundes Laufen und Abwürgen der Maschine auftreten kann.
Weiterhin ist beispielsweise in der DE-OS 31 38 099 ein
Leerlaufdrehzahl-Steuerverfahren beschrieben, das zur
Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl der Maschine mit
einem konstanten Wert dient. Dies erfolgt durch Steuerung
der der Maschine zugeführten Menge an Zusatzluft über
einen einen Nebenanschluß zur Drosselklappe bildenden Zusatzluftkanal,
wodurch auch die Startfähigkeit der Maschine
im kalten Zustand durch Steuerung der Leerlaufdrehzahl
auf einen gegenüber einem gewünschten Wert für Normaltemperatur
höheren Wert verbessert wird. Wenn also die
der Maschine zugeführte angesaugte Luft nicht nur durch
die die Drosselklappe durchströmende Luft sondern weiterhin
auch durch Zusatzluft gebildet wird, welche durch
ein Regelventil in dem einen Nebenschluß für die Drosselklappe
bildenden Zusatzluftkanal durchströmt, so kann die
der Maschine zugeführte gesamte Ansaugluftmenge nicht
mehr allein durch Erfassung der Öffnung der Drosselklappe
bestimmt werden. Durch das genannte KMe-Verfahren ist es
daher nicht möglich, die Betriebsgröße einer Betriebssteueranordnung,
beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzmenge,
genau einzustellen.
Aus der DE-OS 30 45 997 ist ein Verfahren zur Regelung einer
Betriebsgröße - z. B. des Luft-Brennstoff-Verhältnisses, des
Zündzeitpunktes oder Abgasrückführung - einer Brennkraftmaschine
bekannt, bei dem die Betriebsgröße lastabhängig durch
das SD- oder das KMe-Verfahren bestimmt wird und bei dem für
den Übergang von einem zum anderen Verfahren eine Hysterese-
Charakteristik vorgesehen ist. Hinsichtlich der Bestimmung
der Betriebsgröße gilt das bereits oben ausgeführte in
Verbindung mit den dort bereits erläuterten Verfahren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
in Rede stehenden Art anzugeben, mit dem der Wert einer
Betriebsgröße für die Steuerung einer Brennkraftmaschine
genau einstellbar ist, wenn die Maschine in einem vorgegebenen
niedrigen Lastzustand arbeitet, um einen stabilen und
runden Maschinenbetrieb zu realisieren.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind
Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung eines bei konventionellen
Verfahren auftretenden nachteiligen Phänomens,
das dann auftreten kann, wenn die Steuerung
der Betriebsgröße während eines niedrigen Lastzustandes
der Maschine
von den obengenannten SD-Verfahren auf das KMe-
Verfahren umgeschaltet wird;
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Gesamtanordnung eines
Kraftstoffzufuhr-Steuersystems für Verbrennungsmotoren,
bei dem das erfindungsgemäße
Verfahren verwendbar ist;
Fig. 3 ein Schaltbild der Innenschaltung einer elektronischen
Steuereinheit nach Fig. 2;
Fig. 4 ein Flußdiagramm eines in der elektronischen
Steuereinheit abgearbeiteten Programms zur Berechnung
einer Kraftstoff-Sollmenge TOUT;
Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung des Zusammenhangs
zwischen einem Referenzwert PBAC des Absolutdrucks
im Ansaugrohr und des Atmosphärendrucks
PA;
Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Art der
Festlegung eines Grundwertes TiC der einzuspritzenden Kraftstoffmenge
gemäß dem KMe-Verfahren,
was in einem Schritt (7) gemäß Fig. 4 erfolgt;
Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung einer Tabelle des
Zusammenhangs zwischen einem von dem Öffnungsbereich
der Drosselklappe abhängenden Koeffizienten
K R und der Drosselklappenöffnung R TH;
Fig. 8 ein Diagramm zur Erläuterung einer Tabelle des
Zusammenhangs zwischen einem Koeffizienten KAIC,
der vom Öffnungsbereich eines ersten Regelventils
gemäß Fig. 2 abhängt, und einer erfaßten
Öffnung DOUT für dieses
Regelventil;
Fig. 9 ein Diagramm zur Erläuterung einer Tabelle des
Zusammenhangs zwischen einem Koeffizienten KFI,
der vom Durchlaßöffnungsbereich einer schnellen
Drehzahlsteuereinrichtung gemäß Fig. 2 abhängt
und der Motor-Kühlwassertemperatur TW; und
Fig. 10 ein Diagramm zur Erläuterung von Änderungen im
Motorbetrieb, welche während des Betriebes
in einem niedrigen Lastzustand auftreten können.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, wie ein unrundes Laufen bzw.
ein Abwürgen des Motors bei einem konventionellen
Verfahren auftritt, wenn eine Änderung in der Einstellung
der Betriebsgröße einer Betriebssteueranordnung
den Betrieb eines Verbrennungsmotors eintritt.
Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Art der
Bestimmung einer in den Motor mittels eines Kraftstoffzufuhr-
Steuersystems einzuspritzenden Kraftstoffmenge von
dem genannten SD-Verfahren auf das genannte KMe-Verfahren
umgeschaltet wird, was zu einer plötzlichen Änderung der
Kraftstoffeinspritzmenge führen kann, wodurch ein
unrundes Laufen oder ein Abwürgen des Motors auftreten
kann.
Es wird angenommen, daß der Motor von einem Leerlaufpunkt
A auf einen Punkt B beschleunigt wird und danach
den Leerlaufpunkt A erneut erreicht. Der Leerlaufpunkt A
liegt auf einer Motorbetriebskurve, längs der der
Motor betrieben wird, wenn die Öffnung einer Drosselklappe
in einer voll geschlossenen Stellung R 1 gehalten
wird. Obwohl die Motordrehzahl einmal längs einer
Betriebskurve I zunimmt, wenn die Drosselklappenöffnung
R TH von der voll geschlossenen Stellung R 1 in eine offene
Stellung R 2 geändert wird, nimmt die Motorlast in eingekuppeltem
Zustand ebenfalls zu, wodurch die Motordrehzahl
verringert wird. Daher verschiebt sich der Betriebszustand
des Motors zum Punkt B, welcher auf einer
Kurve liegt, längs der der Motor bei Aufrechterhaltung
der konstanten offenen Stellung R 2 der Drosselklappe betrieben
wird. Beim Übergang des Motorbetriebs längs
der Betriebskurve I wird die in den Motor einzuspritzende
Kraftstoffmenge durch das SD-Verfahren bestimmt,
da der Motor dann bei offener Drosselklappe in einem
Beschleunigungszustand arbeitet.
Wird die Drosselklappe in der offenen Stellung R 2
in die voll geschlossene Stellung R 1 gebracht und sodann
eine Auskupplung vorgenommen, so wird der Motor dann
als in einem vorgegebenem niedrigen Lastzustand arbeitend
bestimmt. Bei dem vorgegebenen niedrigen Lastbetriebszustand,
mit dem sich die vorliegende Erfindung befaßt, handelt
es sich beispielsweise um einen Motorbetriebszustand,
bei dem die Drosselklappenöffnung kleiner als
ein vorgegebener Wert zur Bestimmung der Beschleunigung
des Motors ist, der Absolutdruck im Ansaugrohr der Maschine
stromabwärts der Drosselklappe kleiner
als ein Referenzwert PBAC ist, bei dem Ansaugluft mit
Schallgeschwindigkeit im Ansaugrohr im Bereich der Drosselklappe
strömt, und gleichzeitig die Motordrehzahl kleiner als
ein vorgegebener Wert NIDL ist, der seinerseits größer als
die Leerlaufdrehzahl ist. Wird die Art der Bestimmung der
Kraftstoffeinspritzmenge unmittelbar dann vom SD-Verfahren
auf das KMe-Verfahren umgeschaltet, wenn der vorgenannte
vorgegebene Lastzustand des Motors bestimmt ist, so
wird dem im Punkt B betriebenen Motor eine Kraftstoffmenge
zugeführt, die gerade der Drosselklappenöffnung R 1
entspricht. Das bedeutet, daß dem Motor eine einem
Motorbetriebspunkt B′ auf der Motordrehzahlkurve
des Punktes B entsprechende Kraftstoffmenge zugeführt wird,
wobei dieser Punkt auf einer stetigen Kurve liegt, längs
der der Motor bei in voll geschlossener Stellung R 1
gehaltener Drosselklappe betrieben wird, was zu einer Zufuhr
eines mageren Luft/Kraftstoff-Gemisches zum Motor
und einem entsprechenden plötzlichen Abfall der Motordrehzahl
längs einer Betriebskurve II führt, was oft sogar
zu einem Abwürgen des Motors führt.
Eine Betriebskurve III in Fig. 1 stellt eine Kurve dar,
längs der der Motor gestartet wird. Das heißt, der
Motor wird durch die Betätigung eines Starters
in einem den abgestellten Zustand des Motors repräsentierenden
Punkt C gestartet, wonach durch den unabhängigen
Betrieb des Motors dessen Betriebszustand längs der
Betriebskurve III zum Leerlaufpunkt A verschoben wird.
Dies unterscheidet sich von der vorgenannten Kurve R 1
für stetigen Betrieb, längs der der Motor mit in voll
geschlossener Stellung R 1 gehaltener Drosselklappe betrieben
wird. Dies ist deshalb der Fall, weil das Ansaugrohr
in einem Bereich stromabwärts der
Drosselklappe mit einem großen Volumen ausgelegt ist, wie
dies oben bereits erläutert wurde. Der Druck im Ansaugrohr
nimmt daher beim Start des Motors nicht sofort ab.
Wird die Art der Bestimmung der Kraftstoffeinspritzmenge
beim Betrieb des Motors längs der Betriebskurve III
gegen den Leerlaufpunkt A unmittelbar dann vom SD-Verfahren
auf das KMe-Verfahren umgeschaltet, wenn der vorgenannte
niedrige Lastzustand aufgrund eines Abfalls des
Absolutdrucks PBA im Ansaugrohr unter den Referenzwert
PBAC (entsprechend einem Punkt D auf der Betriebskurve
III) erfaßt, so wird dem im Punkt D betriebenen Motor
eine Kraftstoffmenge zugeführt, die gerade einem Motorbetriebspunkt
D′ entspricht, wobei dieser Punkt auf der
gleichen Motordrehzahlkurve wie der auf der Kurve R 1
für stetigen Betrieb liegende Punkt D liegt. Das Luft/
Kraftstoff-Gemisch wird daher in der gleichen Weise, wie
dies oben beschrieben wurde, mager, wodurch das Erreichen
des Leerlaufpunktes A verzögert wird, wie dies durch eine
Betriebskurve III′ in Fig. 1 dargestellt ist. Dies führt
oft zu einem Abwürgen des Motors.
Es sei nun angenommen, daß der Motor beim Abwärtsfahren
auf einer langen sanften Steigung in einem Reisebetriebszustand
entsprechend einem Betriebspunkt E in Fig. 1 arbeitet,
der auf der Betriebskurve R 1 für stetigen Betrieb
liegt, wobei die Drosselklappe in der voll geschlossenen
Stellung R 1 gehalten wird. Bei Motorbetrieb in einem
derartigen Betriebszustand nimmt der Absolutdruck PBA
im Ansaugrohr bei abrupten Abfall der Motordrehzahl
beispielsweise aufgrund eines Abbremsens nicht sofort
zu, da das Ansaugrohr mit großem Volumen ausgelegt ist.
Der Motorbetriebszustand verschiebt sich daher zum
Leerlaufpunkt A hin längs einer Betriebskurve IV, die in
Bezug auf die Betriebskurve R 1 auf der tieferen Motorlastseite
liegt. Bei sich auf der Betriebskurve IV verschiebender
Motorbetriebsbedingung gegen den Leerlaufpunkt
A wird dem Motor eine überschüssige Menge an Kraftstoff
zugeführt, wenn die Art der Bestimmung der Kraftstoffeinspritzmenge
unmittelbar dann vom SD-Verfahren auf das
KMe-Verfahren umgeschaltet wird, wenn der vorgenannte
vorgegebene niedrige Lastbetriebszustand des Motors
aufgrund eines Abfalls der Motordrehzahl Ne unter
den vorgegebenen Wert NIDL erfaßt wird. Die Zufuhr einer
überschüssigen Menge an Kraftstoff erfolgt dabei gegensinnig
zum oben beschriebenen Startzustand des Motors,
wodurch aufgrund einer abrupten Zunahme der Kraftstoffzufuhrmenge
ein unrunder Lauf auftritt.
Fig. 2 zeigt schematisch die Gesamtanordnung eines Kraftstoffeinspritz-
Steuersystems für Verbrennungskraftmotoren,
in dem eine Vielzahl von Regelventilen zur Steuerung
der dem Motor zugeführten Menge an Zusatzluft vorgesehen
ist. In Fig. 2 ist mit 1 ein Verbrennungskraftmotor
bezeichnet, bei dem es sich beispielsweise um
einen Vierzylindermotor handeln kann. Mit dem Motor
1 sind ein an seinem Ansaugende mit einem Luftfilter 2
versehenes Ansaugrohr 3 sowie ein Auspuffrohr 4 verbunden.
Im Ansaugrohr 3 ist eine Drosselklappe 5 angeordnet. Ein
erster Luftkanal 8 sowie ein zweiter Luftkanal 8′ münden
an einer Stelle stromabwärts der Drosselklappe
5 in das Ansaugrohr 3, wobei diese Kanäle mit der
Atmosphäre in Verbindung stehen. Der erste Luftkanal 8
ist an seinem sich in die Atmosphäre öffnenden Ende mit
einem Luftfilter 7 versehen. Am ersten Luftkanal 8 ist ein
erstes Zusatzluftmengen-Regelventil 6 (im folgenden als
"erstes Regelventil" bezeichnet) vorgesehen, bei dem es sich
um ein elektromagnetisches Ruheventil handelt, das durch
einen Hubmagneten 6 a und einen Ventilkörper 6 b gebildet
wird. Dieser Ventilkörper 6 b dient zur Öffnung des ersten
Luftkanals 8, wenn der Hubmagnet 6 a erregt wird, wobei
dieser Hubmagnet 6 a elektrisch mit einer elektronischen
Steuereinheit 9 verbunden ist.
Vom zweiten Luftkanal 8′ zweigt ein dritter Luftkanal 8′′ ab.
Der zweite Luftkanal 8′ und der dritte Luftkanal 8′′ besitzen
an ihrem sich in die Atmosphäre öffnenden Ende jeweils
ein Luftfilter 7′ bzw. 7′′. Ein zweites Zusatzluftmengen-
Regelventil 6′ (im folgenden als "zweites Regelventil"
bezeichnet) ist am zweiten Luftkanal 8′ an einer Stelle
zwischen dessen Verbindung mit dem dritten Luftkanal 8′′
und seinem sich in die Atmosphäre öffnenden Ende vorgesehen,
während ein drittes Zusatzluftmengen-Regelventil
6′′ (im folgenden als "drittes Regelventil" bezeichnet)
am dritten Luftkanal 8′′ vorgesehen ist. Diese beiden Regelventile
6′ und 6′′ sind elektromagnetische Ruheventile
mit dem ersten Regelventil 6 entsprechendem Aufbau. Die
Regelventile 6′ und 6′′ besitzen jeweils einen Hubmagneten
6′ a und 6′′ a sowie einen Ventilkörper 6′ b und 6′′ b,
wobei durch diesen Ventilkörper der entsprechende Luftkanal
bei Erregung des entsprechenden Hubmagneten 6′ a bzw.
6′′ a geöffnet wird. Die Hubmagneten 6′ a und 6′′ a der Regelventile
6′ und 6′′ sind an einem Ende geerdet und mit dem
anderen Ende über einen Schalter 18 bzw. 19 mit einer
Gleichspannungsquelle 20 und darüber hinaus mit der
elektronischen Steuereinheit 9 verbunden.
Vom ersten Luftkanal 8 zweigt an einer Stelle stromabwärts
des ersten Regelventils 6 ein Verzweigungskanal
8 b ab, an dessen sich in die Atmosphäre öffnenden
Ende ein Luftfilter vorgesehen ist. Im Abzweigkanal 8 b
ist eine der Leerlaufanhebung im Warmlauf dienende Leerlaufsteuereinrichtung 10 vorgesehen,
die wie dargestellt folgende Elemente aufweist: einen durch
eine Feder 10 c gegen einen Ventilsitz 10 c gedrückten Ventilkörper
10 a, wodurch der Abzweigkanal 8 b verschließbar
ist, einen auf die Temperatur des Motorkühlwassers
ansprechenden Sensor 10 d, der mit einem Arm 10 d′ im Kontakt
steht, und einen über die Bewegung des Armes 10 d
schwenkbaren Hebel 10 e, wodurch der Ventilkörper 10 a in
eine geschlossene oder geöffnete Stellung bewegbar ist.
An einer Stelle zwischen dem Motor 1 und dem offenen
Ende 8 a des erste Luftkanals 8 sowie dem offenen Ende 8′ a
des zweiten Luftkanals 8′ sind Kraftstoffeinspritzventile
12 und ein Ansauglufttemperatur-Sensor 24 (TA-Sensor)
vorgesehen. Ein Ansaugrohr-Absolutdruck-Sensor 16 (PBA-
Sensor) steht über ein Rohr 15 mit dem Inneren des Ansaugrohres
3 an einer Stelle zwischen dem Motor 1 und
den offenen Enden 8 a und 8′ a in Verbindung. Die Kraftstoffeinspritzventile
12 sind mit einer nicht dargestellten
Kraftstoffpumpe und elektrisch mit der elektronischen
Steuereinheit 9 verbunden, während der PBA-Sensor 16 und
der TA-Sensor 24 elektrisch der elektronischen Steuereinheit
9 verbunden sind. Ein Drosselklappenöffnungs-Sensor
17 (RTH-Sensor) steht mit der Drosselklappe 5 in Wirkverbindung,
während ein Motor-Kühlwassertemperatur-Sensor
13 (TW-Sensor) auf dem Block des Motors 1 montiert ist.
Der letztgenannte Sensor 13 kann beispielsweise durch
einen Thermistor gebildet werden und in die Umfangswand
eines Motorzylinders eingesetzt sein, dessen Inneres
mit Kühlwasser gefüllt ist. Ein ein Maß für den Wert der
Kühlwassertemperautr darstellendes Ausgangssignal dieses
Sensors 13 wird in die elektronische Steuereinheit 9 eingespeist.
An einer (nicht dargestellten) Nockenwelle oder einer Kurbelwelle
des Motors ist ein Motordrehzahl-Sensor 14
(im folgenden Ne-Sensor genannt) angeordnet, der zur Erzeugung
eines Impulses als oberes Totpunktsignal (TDC-Signal)
bei einer vorgegebenen Kurbelwinkelstellung der Kurbelwelle
bei jeder Drehung dieser Kurbelwelle um 180° dient.
Dieser Impuls wird in die elektronische Steuereinheit 9 eingespeist.
In Fig. 2 sind mit 21 elektrische Geräte, wie beispielsweise
Scheinwerfer, Bremsleuchten und ein Kühlventilator
bezeichnet, die über Schalter 22 mit der elektronischen
Steuereinheit 9 verbunden sind. Mit 23 ist ein Atmosphärendruck-
Sensor (PA-Sensor) bezeichnet, dessen Ausgangssignal
ein Maß für den erfaßten Atmosphärendruck ist und
in die elektronische Steuereinheit 9 eingespeist wird.
Das vorstehend beschriebene Kraftstoffeinspritz-Steuersystem
arbeitet folgendermaßen: Zunächst liefert ein
Schalter 18, der in Wirkverbindung mit einem nicht dargestellten,
zur Ein- und Ausschaltung einer Klimaanlage
dienenden Schalter steht, ein Signal zur elektronischen
Steuereinheit 9, das den eingeschalteten Zustand der Klimaanlage
anzeigt. Dieser Schalter wird als Funktion des
Einschaltens der Klimaanlage geschlossen. Gleichzeitig
bewirkt der geschlossene Schalter 18 die Erregung des
Hubmagneten 6′ a des zweiten Regelventils 6′, um den Ventilkörper
6′ b zu öffnen, so daß eine vorgegebene Menge
an Zusatzluft zum Motor 1 geführt wird, was einer
Zunahme der Motorbelastung aufgrund des Betriebs
der Klimaanlage im Leerlauf des Motors bedeutet.
Der Schalter 19, welcher auf einem nicht dargestellten
Betätigungshebel eines automatischen Getriebes des Motors
1 montiert sein kann, wird geschlossen, um ein
Einschaltsignal (im folgenden "D-Bereichssignal" bezeichnet)
zu erzeugen, das den Betrieb des automatischen Getriebes
anzeigt, wenn dessen Betätigungshebel in eine
entsprechende Stellung bewegt wird. Gleichzeitig bewirkt
der geschlossene Schalter 19 die Erregung des Hubmagneten
6′′ a des dritten Regelventils 6′′, um dessen Ventilkörper
6′′ b zu öffnen, so daß eine vorgegebene Menge an Zusatzluft
zum Motor 1 geführt wird, was einer Zunahme der
durch das automatische Getriebe bewirkten Motorbelastung
im Leerlauf entspricht.
Wie vorstehend ausgeführt, sind das zweite Regelventil und
das dritte Regelventil für die Klimaanlage bzw. das automatische
Getriebe vorgesehen, wobei es sich bei den letztgenannten
Komponenten um direkt durch den Motor angetriebene
mechanische Hilfsteile handelt, die entsprechend
große Belastungen für den Motor hervorrufen. Über die
genannten Regelventile wird die Motordrehzahl im Leerlauf
auch bei Wirksamkeit einer oder beider Belastungen
auf einem im wesentlichen konstanten Wert gehalten.
Die Leerlaufsteuereinrichtung 10 wird betätigt,
wenn die Motor-Kühlwassertemperatur kleiner als ein
vorgegebener Wert (beispielsweise 50°C) etwa beim Start
bei kaltem Wetter ist. Speziell betätigt der Sensor 10 d
den Arm 10 d′ als Funktion der Motor-Kühlwassertemperatur.
Bei diesem Sensor kann es sich um jede Art von
Sensoreinrichtung, beispielsweise um in ein thermisch
dehnbares Gehäuse gefülltes Wachs handeln. Ist die
Motor-Kühlwassertemperatur kleiner als der vorgenannte
vorgegebene Wert, so befindet sich der Arm 10 d′ in einem
zurückgezogenen Zustand, wobei der Hebel 10 e durch die
Kraft der Feder 10 f in eine solche Richtung gedrückt wird,
daß der Ventilkörper 10 a in Fig. 2 nach rechts gegen die
Wirkung der Feder 10 c bewegt wird, wodurch der Abzweigkanal
8 b geöffnet wird. Da über den offenen Abzweigkanal 8 b
die Zuführung einer ausreichenden Menge von Zusatzluft
zum Motor über das Filter 11 und die Kanäle 8 b und 8
möglich ist, kann die Motordrehzahl im Vergleich zur
normalen Leerlaufdrehzahl auf einem höheren Wert gehalten
werden, wodurch ein stabiler Leerlaufbetrieb ohne die Möglichkeit
eines Abwürgens des Motors bei kaltem Wetter
sichergestellt wird.
Wird der Arm 10 d′ des Sensors 10 d bei einer thermischen
Ausdehnung des Sensormediums aufgrund einer Erhöhung
der Motor-Kühlwassertemperatur bei aufgewärmtem
Motor gespannt, so drückt er den Hebel 10 e in Fig. 2,
gesehen nach oben, wodurch er im Uhrzeigersinn gedreht
wird. Dabei wird der Ventilkörper 10 a in Fig. 2 gesehen,
gegen die Wirkung der Feder 10 c nach links bewegt. Übersteigt
die Motor-Kühlwassertemperatur den vorgegebenen
Wert, so gelangt der Ventilkörper 10 a in Kontakt mit dem
Ventilsitz 10 b, wodurch der Abzweigkanal 8 b geschlossen und
damit die Zufuhr von Zusatzluft über die Leerlaufsteuereinrichtung
10 unterbrochen wird.
Das erste Regelventil 6 dient zur Rückkopplungsregelung
der Zusatzluftmenge, wobei diese Luftmenge so variiert
wird, daß die Motordrehzahl genau auf einer gewünschten
Leerlaufdrehzahl gehalten wird. Weiterhin dient dieses
Regelventil zur Erhöhung der Zusatzluftmenge um einen
vorgegebenen Betrag entsprechend der elektrischen Belastung
des Motors, welche relativ klein ist. Dabei
handelt es sich um eine Belastung durch Einschaltung
mindestens eines elektrischen Gerätes 21, wie beispielsweise
Scheinwerfer, Bremsleuchte oder Kühlventilator.
Die elektrische Steuereinheit 9 arbeitet auf Werte verschiedener
Signale, welche Betriebszustände des Motors
anzeigen. Dabei handelt es sich um die Signale, die vom
RTH-Sensor 17 , vom PBA-Sensor 16, vom TW-Sensor 13, vom
Ne-Sensor 14 sowie vom PBA-Sensor 23 geliefert werden.
Weiterhin handelt es sich um ein elektrisches Lastsignal,
das von den elektrischen Geräten 21 synchron mit der Erzeugung
von Impulsen des TDC-Signals vom Ne-Sensor 14 geliefert
wird, um zu bestimmen, ob der Motor in einem
Betriebszustand arbeitet oder nicht, welcher die Zufuhr
von Zusatzluft über das erste Regelventil 6 erfordert.
Dabei wird auch ein gewünschter Leerlaufdrehzahlwert eingestellt.
Ist bestimmt, daß der Motor in einem die
Zufuhr von Zusatzluft fordernden Betriebszustand arbeitet,
so berechnet die elektronische Steuereinheit 9 einen
dem Motor zuzuführenden Zusatzluft-Mengenwert, d. h.
ein Ventilöffnungsverhältnis DOUT für das erste Regelventil
6 als Funktion der Differenz zwischen dem tatsächlichen
Maschinendrehzahlwert und dem bestimmten gewünschten
Leerlaufdrehzahlwert im Sinne einer Minimierung
dieser Differenz und liefert ein entsprechendes Treibersignal
zum ersten Regelventil 6 zwecks dessen Betätigung.
Der Hubmagnet 6 a des ersten Regelventils 6 wird für eine
Ventilöffnungsperiode entsprechend dem obengenannten
berechneten Öffnungsverhältnis DOUT erregt, um den ersten
Luftkanal 8 zu öffnen, so daß eine erforderliche Menge an
Zusatzluft entsprechend der Ventilöffnungsperiode des
Ventils 6 über das erste Luftrohr 8 und das Ansaugrohr
3 zum Motor 1 geführt wird.
Andererseits verarbeitet die elektronische Steuereinheit 9
auch Werte der vorgenannten verschiedenen Motorbetriebsparameter-
Signale sowie synchron mit der Erzeugung von
Impulsen des TDC-Signals zur Berechnung einer Kraftstoff-
Sollmenge TOUT für die Kraftstoffeinspritzventile
12 auf der Basis folgender Gleichung:
TOUT = Ti × K 1 + K 2 (1)
darin bedeutet Ti einen Grundwert der einzuspritzenden Kraftstoffmenge,
welcher gemäß dem vorgenannten SD-Verfahren oder
dem KMe-Verfahren bestimmt wird, und zwar in Abhängigkeit
davon, ob der Motor in einem Betriebsbereich arbeitet
oder nicht, in dem eine vorgegebene Leerlaufbedingung
erfüllt ist, wie dies im folgenden noch genauer beschrieben
wird.
In der vorstehend angegebenen Gleichung bedeuten K 1 und
K 2 Korrekturkoeffizienten bzw. Korrekturvariable, die
auf der Basis von Werten der Motorbetriebsparameter-
Signale von den vorgenannten Sensoren, beispielsweise
dem RTH-Sensor 17, dem PA-Sensor 23 oder dem TA-Sensor
24 berechnet werden. Beispielsweise wird der Korrekturkoeffizient
K 1 mittels folgender Gleichung berechnet:
K 1 = KTA × KPA × KTW × KWOT (2)
darin bedeuten KTA einen von der Ansauglufttemperatur
abhängigen Korrekturkoeffizienten und KPA einen vom
Atmosphärendruck abhängigen Korrekturkoeffizienten.
Diese Korrektureffizienten KTA und KPA werden mittels
vorgegebener Gleichungen bestimmt, welche selektiv für
das entsprechende Verfahren, d. h., das SD-Verfahren oder
das KMe-Verfahren gelten. Die Koeffizienten KTA und KPA
werden also auf für die genannten Verfahren geeignete
Werte eingestellt, wie dies im folgenden noch genauer
erläutert wird.
In der obigen Gleichung (2) bedeuten KTW einen Koeffizienten
zur Erhöhung der Kraftstoffzufuhrmenge, dessen Wert
als Funktion der durch den TW-Sensor 13 erfaßten Motor-
Kühlwassertemperatur TW bestimmt wird, und KWOT einen
Mischungsanreicherungskoeffizienten mit konstantem Wert,
der für einen Motorbetrieb mit weit offener Drosselklappe
zur Anwendung kommt.
Die elektronische Steuereinheit 9 speist die Kraftstoffeinspritzventile
12 mit Treibersignalen entsprechend
der im obigen Sinne berechneten Kraftstoff-
Sollmenge TOUT zwecks deren Öffnung.
Fig. 3 zeigt eine Innenschaltung der elektronischen Steuereinheit
9 gemäß Fig. 2. Ein Ausgangssignal des Ne-Sensors
14 wird in eine Signalformerstufe 901 eingespeist, in
der eine Impulsformung stattfindet. Deren Ausgangssignal
wird als TDC-Signal in einen Zentralprozessor 903 (im folgenden
"CPU" genannt) sowie in einen Me-Wert-Zähler 902
eingespeist. Dieser Me-Wert-Zähler 902 zählt das Zeitintervall
zwischen einem vorhergehenden Impuls des TDC-
Signals und eines vom Ne-Sensor 14 eingegebenen vorhandenen
Impuls dieses Signals, so daß der gezählte Wert
Me proportional zum Kehrwert der tatsächlichen Motordrehzahl
Ne ist. Der Me-Wert-Zähler 902 liefert den gezählten
Wert Me über einen Datenbus 910 zur CPU 903.
Die Ausgangssignale RTH-Sensors 17, des PBA-Sensors
16, des TW-Sensors 13, des PA-Sensors 23 sowie des TA-
Sensors 24 gemäß Fig. 2 werden in ihren Spannungspegeln
über eine Pegelschiebereinheit 904 auf einen vorgegebenen
Spannungspegel geschoben und sodann über einen Multiplexer
905 sukzessive in einen Analog-Digital-Wandler 906 eingespeist.
Dieser Analog-Digital-Wandler 906 überführt
die analogen Ausgangsspannungen der vorgenannten verschiedenen
Sensoren in Digitalsignale, wobei diese resultierenden
Digitalsignale über den Datenbus 910 in die CPU
903 eingespeist werden.
Ein-Aus-Signale vom Schalter 18 zur Öffnung des zweiten
Regelventils 6′ während des Betriebs der Klimaanlage,
vom Schalter 19 zur Öffnung des dritten Regelventils
6′′ während der Wirksamkeit des automatischen Getriebes
sowie von dem Schalter 22 für die elektrischen Geräte
21 gemäß Fig. 2 werden in eine weitere Pegelschiebereinheit
912 eingespeist, in der die Spannungspegel auf
einen vorgegebenen Spannungspegel geschoben werden und
sodann eine Verarbeitung der hinsichtlich der Spannungspegel
geschobenen Signale in einer Dateneingangsschaltung
913 und sodann eine Einspeisung über den Datenbus 910 in
die CPU 903 erfolgt.
An die CPU 903 sind weiterhin über den Datenbus 910 ein
Festwertspeicher 907 (im folgenden als "ROM" bezeichnet),
ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff 908 (im folgenden
als "RAM" bezeichnet) sowie Treiberschaltungen 909 und
911 angekoppelt. Das RAM 908 dient zur Zwischenspeicherung
verschiedener durch die CPU 903 berechneter Werte,
während das ROM 907 zur Speicherung eines in der CPU 903
abgearbeiteten Regelprogramms dient.
Die CPU 903 arbeitet das im ROM 907 gespeicherte Steuerprogramm
zur Bestimmung von Betriebszuständen des
Motors aus Werten der vorgenannten verschiedenen Motor-
Betriebsparameter-Signale und der Ein-Aus-Signale von den
Schaltern 18, 19 und 22 ab, um das Ventilöffnungsverhältnis
DOUT für das erste Regelventil 6 sowie die Kraftstoff-
Sollmeng TOUT für die Kraftstoffeinspritzventile
12 gemäß den bestimmten Betriebszuständen des Motors
in im folgenden noch genauer zu beschreibender Weise zu
berechnen. Diesen berechneten Werten entsprechende
Steuersignale werden über den Datenbus 910 in die Treiberschaltungen
911 und 909 eingespeist. Diese Treiberschaltungen
911 und 909 liefern Treibersignale für das erste
Regelventil 6 und die Kraftstoffeinspritzventile 12,
um diese für die Dauer der Einspeisung der entsprechenden
Steuersignale zu öffnen.
Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm eines Programms zur Berechnung
der Kraftstoff-Sollmenge TOUT für die Kraftstoffeinspritzventile
12, das in der CPU 903 gemäß Fig. 3 synchron
mit der Erzeugung von Impulsen des TDC-Signals abgearbeitet
wird. Zunächst wird in einem Schritt 1 gemäß Fig. 4
ein Grundwert TiMAP der Kraftstoffmenge TiMAP gemäß
dem SD-Verfahren bestimmt. Die Bestimmung dieses Wertes
TiMAP durch das SD-
Verfahren wird durch Auslesung eines TiMAP-Wertes entsprechend
der erfaßten Werte des Ansaugrohr-Absolutdruckes
PBA und der Maschinendrehzahl Ne aus einer im ROM 907 gemäß
Fig. 3 gespeicherten Grundwert Kraftstoffmengen-
Tabelle durchgeführt. Sodann werden Schritte 2 bis
4 zur Bestimmung abgearbeitet, ob die obengenannte vorgegebene
Leerlaufbedingung des Motors erfüllt ist oder nicht.
Im Schritt 2 erfolgt eine Bestimmung, ob die Maschinendrehzahl
Ne unter einem vorgegebenen Wert NIDL (von beispielsweise
1000 Umdrehungen pro Minute) liegt. Liefert diese
Bestimmung ein negatives Ergebnis (nein), so wird dies
als Nichterfüllung der vorgegebenen Leerlaufbedingung
angesehen, wobei das Programm zu im folgenden zu erläuternden
Schritten 5 und 6 springt. Ist die Antwort auf die
Frage im Schritt 2 ja, so schreitet das Programm zum
Schritt 3 fort, in dem bestimmt wird, ob der Ansaugrohr-
Absolutdruck PBA in Bezug auf einen vorgegebenen Referenzwert
PBAC auf der niedrigeren Maschinenlastseite liegt oder
nicht, d. h. ob der erstgenannte Wert kleiner als der letztgenannte
Wert ist oder nicht. Der vorgegebene Referenzdruck
PBAC wird auf einen solchen Wert eingestellt, daß bestimmt
werden kann, ob das Verhältnis (PBA/PA′) des Absolutdrucks
PBA im Ansaugrohr 3 stromabwärts der Drosselklappe
5 zum Absolutdruck PBA′ im Ansaugrohr stromaufwärts
der Drosselklappe 5 kleiner als ein kritisches
Druckverhältnis (gleich 0,528) ist oder nicht, wobei die
diesem kritischen Druckverhältnis die Strömungsgeschwindigkeit
der die Drosselklappe 5 umströmenden Ansaugluft
gleich der Schallgeschwindigkeit ist. Der Referenzdruckwert
PBAC ist durch folgende Gleichung gegeben:
darin bedeutet K das Verhältnis der spezifischen Wärme
von Luft (gleich 1,4). Da der Absolutdruck PBA′ im Ansaugrohr
3 stromaufwärts der Drosselklappe
5 näherungsweise bzw. im wesentlichen gleich dem durch
den PA-Sensor 23 gemäß Fig. 2 erfaßten Atmosphärendruck
PA ist, gilt der Zusammenhang gemäß der vorstehenden
Gleichung (3). Dieser Zusammenhang zwischen dem Referenzdruck
PBAC und dem Atmosphärendruck PA gemäß Gleichung
(3) ist in Fig. 5 dargestellt.
Ist die Antwort auf die Frage im Schritt 3 gemäß Fig. 4
negativ bzw. nein, so wird dies als Nichterfüllung der
vorgegebenen Leerlaufbedingung angesehen, wobei das
Programm zu den Schritten 5 und 6 fortschreitet. Ist die
Antwort jedoch ja, so wird Schritt 4 abgearbeitet. In
diesem Schritt 4 erfolgt eine Bestimmung, ob die Ventilöffnung
R TH der Drosselklappe 5 kleiner als ein vorgegebener
Wert R IDLH ist oder nicht. Diese Bestimmung ist
aus folgendem Grunde notwendig: Für den Fall, daß der
Motorbetriebszustand sich von einem Leerlaufzustand, in
dem die Drosselklappe 5 fest geschlossen ist, zu einem
Beschleunigungszustand verschiebt, bei dem die Drosselklappe
von einer fast geschlossenen Stellung plötzlich
geöffnet wird, so ergibt sich eine Erfassungsverzögerung
aufgrund der Ansprechverzögerung des PBA-Sensors 16,
wenn dieser Übergang in den Beschleunigungszustand allein
aus Änderungen der Motordrehzahl und des Ansaugrohr-
Absolutdrucks gemäß den vorgenannten Schritten 2 und 3
erfaßt wird. Wird auf diese Weise bestimmt, daß der Motor
in einen Beschleunigungszustand eingetreten ist,
so muß gemäß dem SD-Verfahren eine erforderliche Kraftstoffmenge
für die Zufuhr zum Motor berechnet werden.
Ist die Antwort auf die Frage im Schritt 4 negativ bzw.
nein, so wird die vorgegebene Leerlaufbedingung als nicht
erfüllt angesehen, wobei dann die Schritte 5 und 6 abgearbeitet
werden. Ist die Antwort jedoch ja, so wird Schritt
7 abgearbeitet.
Im Schritt 5, der abgearbeitet wird, wenn die vorgegebene
Leerlaufbedingung nicht erfüllt ist, wird der Wert einer
im folgenden noch zu erläuternden Regelvariablen Xn auf
0 gesetzt, wobei diese Variable in der laufenden Schleife
der Abarbeitung des Programms gewonnen worden ist. Sodann
werden im Schritt 6 die Werte des vom Atmosphärendruck
abhängigen Korrekturkoeffizienten KPA und des von der
Ansauglufttemperatur abhängigen Korrekturkoeffizienten
KTA auf für das SD-Verfahren verwendbare Werte KPA 1 und
KTA 1 gesetzt und der Produktwert Ti × KPA × KTA unter
Ausnutzung des im Schritt 1 erhaltenen Grundwertes
TiMAP als Ti-Wert für die
obengenannte Gleichung (1) berechnet:
Ti × KPA × KTA = TiMAP × KPA 1 × KTA 1 (4)
Der für das SD-Verfahren verwendbare Wert KPA 1 des vom
Atmosphärendruck abhängigen Korrekturkoeffizienten KPA
ist durch die folgende, in der JP-OS
58-85 337 beschriebenen Formel gegeben:
darin bedeutet PA den tatsächlichen Atmosphärendruck (Absolutdruck),
PA 0 einen vorgegebenen Atmosphärendruck, ε das Kompressionsverhältnis
und K das Verhältnis der spezifischen Wärme
von Luft. Die Berechnung des Wertes des vom Atmosphärendruck
abhängigen Korrekturkoeffizienten KPA 1 mittels der
vorgenannten Gleichung (5) basiert auf der Erkenntnis, daß
die pro Saughub im Motor aufgesaugte Luftmenge theoretisch
aus dem Ansaugrohr-Absolutdruck PBA und dem Absolutdruck
im Auspuffrohr bestimmt werden kann, wobei der letztgenannte
Druck als dem Atmosphärendruck PA fast gleich
angesehen werden kann und wobei die Kraftstoffzufuhrmenge
mit einem Betrag geändert werden kann, der gleich dem Verhältnis
der Ansaugluftmenge beim tatsächlichen Atmosphärendruck
PA zur Ansaugluftmenge beim Atmosphärendruck
PA 0 ist.
Gilt der Zusammenhang PA < PA 0 in Gleichung (5), so ist der
Wert KPA 1 des vom Atmosphärendruck abhängigen Koeffizienten
KPA größer als 1. Solange der Ansaugrohr-Absolutdruck PBA
gleich bleibt, wird die im Motor angesaugte Luftmenge
größer als im Flachland, da der Atmosphärendruck
PA in größerer Höhe kleiner als der Atmosphärendruck
PA 0 ist. Wird dem Motor eine Kraftstoffmenge zugeführt,
die als Funktion des Ansaugrohr-Absolutdruckes
PBA und der Motordrehzahl Ne bei kleinem Atmosphärendruck,
etwa in großen Höhen ist, so kann dies daher zu
einem mageren Luft-Kraftstoffgemisch führen. Ein derartiges
Abmagern der Mischung kann jedoch durch Ausnutzung des vorgenannten
Kraftstofferhöhungs-Koeffizientenwertes KPA 1
vermieden werden.
Andererseits ist der für das SD-Verfahren verwendbare Wert
KTA 1 des von der Ansauglufttemperatur abhängigen Korrekturkoeffizienten
KTA durch die in der DE-OS 32 42 795 beschriebene
Gleichung gegeben:
darin bedeutet TA die Temperatur (°C) der durch das Ansaugrohr
strömenden Ansaugluft und TA 0 eine Eichvariable, welche
beispielsweise auf 50°C eingestellt ist. CTAMAP bedeutet
einen Eichkoeffizienten, dessen Wert in Abhängigkeit
von den Betriebseigenschaften des Motors konstant
gehalten wird (beispielsweise 1,26 × 10-3). Da der Wert
CTAMAP(TA-TA 0) kleiner 1 ist, kann in der obigen Gleichung
(6) der Koeffizient KTA 1 näherungsweise durch die folgende
Gleichung bestimmt werden:
KTA 1 = 1 - CTAMAP(TA-TA 0) (7)
Wenn alle Bestimmungen in den Schritten 2 bis 4 gemäß
Fig. 4 zu bestätigenden Antworten führen und daher die
vorgegebene Leerlaufbedingung des Motors als erfüllt
angesehen wird, wird Schritt 7 abgearbeitet, um den Grundwert
TiC nach dem KMe-Verfahren zu berechnen.
Fig. 6 zeigt die Art der Bestimmung des Grundwertes
TiC gemäß dem KMe-
Verfahren, was im Schritt 7 gemäß Fig. 4 erfolgt. Zunächst
wird eine Gleichung zur Berechnung des
Grundwertes TiC gemäß
den KMe-Verfahren wie folgt dargestellt:
Wenn der Absolutdruck in einem Ansaugrohr eines Verbrennungskraftmotors
stromabwärts einer im Ansaugrohr angeordneten
Drosselklappe, kleiner als ein im Schritt 3
gemäß Fig. 4 verwendeter kritischer Wert ist, so bildet
die die Drosselklappe umströmende Ansaugluft eine
Schallgeschwindigkeitsströmung bzw. eine kritische Strömung, so daß die
durch die Drosselklappe
pro Zeiteinheit strömende Luftmenge Ga(A) (in Masse bzw. Gewicht) solange konstant
bleibt, wie der Öffnungsbereich A der Drosselklappe
konstant bleibt. Während des Leerlaufs des Motors ist
andererseits die dem Motor pro Zeiteinheit
zugeführte Kraftstoffmenge Gf (in Masse bzw. Gewicht),
die zur Erzielung eines vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
(A/F)₀ erforderlich ist, durch folgende Beziehung
gegeben:
Die gleiche Kraftstoffmenge Gf kann auch durch
folgende Gleichung ausgedrückt werden:
darin bedeuten 2Ne/60 die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen
in einen Vierzylindermotor pro Zeiteinheit (Sekunde),
γ f das spezifische Gewicht des Kraftstoffes, ( Δ Q/Δ Ti)
eine Volumenmenge von durch die Kraftstoffeinspritzventile
12 pro Einheit Ventilöffnungsperiode eingespritzten
Kraftstoffs, Ti den Grundwert der Kraftstoffmenge
(ms) und Me die Impulspause des TDC-Signals
(ms). Die Impulspause Me kann aus der Motordrehzahl
Ne mittels einer Gleichung Me = 60/2Ne bestimmt werden.
Aus den vorgenannten Gleichungen (8) und (9) wird folgende
Gleichung abgeleitet:
Ein Öffnungsbereichskoeffizient K(A) der Drosselklappe
ist durch die folgende Gleichung gegeben:
Daher kann Tic durch folgende Beziehung ausgedrückt werden:
Tic = K(A) × Me (10)
Da der Öffnungsbereichskoeffizient K(A) einen den Öffnungsbereich
A der Drosselklappe proportionalen Wert besitzt,
kann aus Gleichung (10) folgende Gleichung abgeleitet
werden, wenn die Öffnungsbereichskoeffizienten der Drosselklappe
5, des ersten bis dritten Regelventils und der
Leerlaufsteuereinrichtung 10 mit K R, KAIC, KAC,
KAT bzw. KFI bezeichnet werden:
Tic = K(A) × Me = (K R + KAIC + KAC + KAT + KFI) × Me (10′)
In Fig. 6 dient der Schritt 1 zur Bestimmung des Wertes
des Öffnungsbereichskoeffizienten K R der Drosselklappe 5.
Der gleiche Wert K wird aus einem Diagramm bzw. einer Tabelle
nach Fig. 7 bestimmt, welche den Zusammenhang zwischen der
Drosselklappenöffnung R TH und dem Öffnungsbereichskoeffizienten
K R zeigt. Als praktische Größe zur Realisierung
dieses Sachverhaltes speichert beispielsweise das ROM 907
in der elektronischen Steuereinheit 9 zunächst vorgegebene
Werte K R 1 bis K R 5 als Wert K entsprechend vorgegebener
Drosselklappenöffnungs-Werte R c 1 bis R c 5. Zwei der tatsächlichen
Drosselklappenöffnung R TH eng benachbarte Werte
K R werden aus dem ROM 907 ausgelesen und einer Interpolation
unterworfen, um einen Koeffizientenwert K R zu bestimmen,
der exakt dem tatsächlichen Drosselklappenöffnungs-
Wert R TH entspricht.
Sodann wird im Schritt 2 gemäß Fig. 6 der Wert KAIC des
Ventilöffnungsbereichs-Koeffizienten des ersten Regelventils
6 bestimmt. Der Ventilöffnungsbereich des ersten
Regelventils 6 und daher der Wert KAIC können als Funktion
des Ventilöffnungsverhältnisses DOUT bestimmt werden. Fig. 8
zeigt eine Tabelle des Zusammenhangs zwischen dem Ventilöffnungsverhältnis
DOUT des ersten Regelventils 6 und des
Ventilöffnungsbereichs-Koeffizienten KAIC. In gleicher
Weise, wie der Wert des Ventilöffnungsbereichs-Koeffizienten
K R der Drosselklappe bestimmt wird, kann auch der Ventilöffnungsbereichs-
Koeffizient KAIC entsprechend dem Ventilöffnungsverhältnis
des ersten Regelventils 6 und daher
entsprechend dessen Ventilöffnungsbereich bestimmt werden.
Im Schritt 3 gemäß Fig. 6 wird der Öffnungsbereichs-
Koeffizient KFI der Leerlaufsteuereinrichtung
10 gemäß Fig. 2 bestimmt. Der Öffnungsbereich und entsprechend
der Wert KFI der Leerlaufsteuereinrichtung
10 kann als Funktion der Motor-Kühlwassertemperatur
TW bestimmt werden. Fig. 9 zeigt ein Diagramm des Zusammenhangs
zwischen der Motor-Kühlwassertemperatur TW und
dem Öffnungsbereichs-Koeffizienten KFI. Ebenso, wie
der Ventilöffnungsbereichs-Koeffizient K R der Drosselklappe
in der oben beschriebenen Weise bestimmt wird, kann auch
der Wert des Öffnungsbereichs-Koeffizienten KFI der
Leerlaufsteuereinrichtung 10 bestimmt werden.
Im Schritt 4 wird der Wert des Ventilöffnungsbereichs-
Koeffizienten KAC des zweiten Regelventils 6′ bestimmt.
Da das zweite Regelventil 6′ als Funktion des durch den
Klimaanlagenschalter betätigten Ein-Aus-Schalters 18 voll
geöffnet oder voll geschlossen ist, wird ein vorgegebener
Wert KAC entsprechend einem Wert des Ventilöffnungsbereichs
des zweiten Regelventils 6′ in voll offener Stellung
aus dem ROM 907 ausgelesen, wenn der Schalter 18 offen oder
geschlossen ist.
Der Schritt 5 wird lediglich dann abgearbeitet, wenn das
erfindungsgemäße Verfahren für einen mit einem automatischen
Getriebe ausgerüsteten Verbrennungsmotor
verwendet wird. Wenn das dritte Regelventil 6′′ durch
ein Signal, das den eingeschalteten Zustand des Schalters
19 anzeigt, voll geöffnet wird, wodurch die Wirksamkeit
des automatischen Getriebes angezeigt wird, so wird ein
vorgegebener Wert KAT entsprechend einem Wert des Ventilöffnungsbereiches
des dritten Regelventils 6′′ in voll offener
Stellung aus dem ROM 907 ausgelesen.
Die CPU 903 berechnet auf der Basis der Gleichung (10′)
eine Summe der im vorgenannten Sinne bestimmten Öffnungsbereichskoeffizienten
und multipliziert diese Summe mit
einem vom Me-Wert-Zähler 902 gelieferten Wert Me zur Berechnung
des Grundwertes TiC im Schritt 6.
In Fig. 4 schreitet das Programm nach Berechnung des
Grundwertes TiC nach dem KMe-Verfahren
im Schritt 7 zum Schritt 8 fort, um zu bestimmen,
ob der Wert der Kraftstoffmenge in der vorhergehenden
Schleife nach dem KMe-Verfahren bestimmt wurde
oder nicht. Wurde der Wert der Kraftstoffmenge
in der vorhergehenden Schleife gemäß dem KMe-Verfahren
bestimmt (im folgenden "Leerlaufberechnungsart" genannt),
so springt das Programm ohne Abarbeitung der im folgenden
noch zu erläuternden Schritte 9 bis 13 zum Schritt 14,
während bei Erhalt einer negativen Antwort gemäß der Bestimmung
im Schritt 8, d. h., wenn die vorhergehende Schleife
nicht gemäß der Leerlaufberechnungsart ausgeführt wurde,
das Programm zu den Schritten 9 bis 13 fortschreitet, mit
denen sich die vorliegende Erfindung befaßt.
In den Schritten 9 und 11 werden die für das SD-Verfahren
verwendbaren Werte KPA 1 des vom Atmosphärendruck abhängigen
Korrekturkoeffizienten bzw. KTA 1 des von der Ansauglufttemperatur
abhängigen Korrekturkoeffizienten in der
gleichen Weise wie im oben erläuterten Schritt 6 bestimmt,
wobei weiterhin auch für des KMe-Verfahren verwendbare
Werte KPA 2 des vom Atmosphärendruck abhängigen Korrekturkoeffizienten
bzw. KTA 2 des von der Ansauglufttemperatur
abhängigen Korrekturkoeffizienten bestimmt werden. Diese
Koeffizientenwerte KPA 2 und KTA 2 werden folgendermaßen
bestimmt:
Wenn das Verhältnis (PBA/PA′) des Ansaugrohrdrucks PBA
stromabwärts der Drosselklappe zum Ansaugrohrdruck
PA′ stromaufwärts der Drossel kleiner
als das kritische Druckverhältnis (= 0,528) ist, so bildet
die die Drosselklappe umströmende Ansaugluft eine kritische
Strömung mit Schallgeschwindigkeit GA(g/s) der
Ansaugluft kann folgendermaßen ausgedrückt werden:
Darin bedeutet A einen äquivalenten Öffnungsbereich
(mm²) der Drosselklappe,
C einen Korrekturkoeffizienten, dessen Wert u.a.
durch die Konfiguration der Drosselklappe gegeben
ist, PA den Atmosphärendruck (PA ≒ PA′, mmHg), K das Verhältnis
der spezifischen Wärme von Luft, R die Gaskonstante
von Luft, TAF die Temperatur (°C) der Ansaugluft
unmittelbar stromaufwärts der Drosselklappe
und g die Erdbeschleunigung (m/s²). Solange die Ansauglufttemperatur
TAF und der Öffnungsbereich A konstant
bleiben, kann das Verhältnis der Ansaugluftmenge
Ga (in Masse oder Gewicht) beim tatsächlichen
Atmosphärendruck PA zur Ansaugluftmenge Ga 0
(in Masse oder Gewicht) bei vorgegebenem Atmosphärendruck PA 0
folgendermaßen ausgedrückt werden:
Wird die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge entsprechend
der Ansaugluftmenge geändert, so wird das resultierende
Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einem konstanten Wert gehalten.
Die Kraftstoffmenge Gf pro Zeiteinheit kann daher
aus der Größe Gf 0 bei vorgegebenem Atmosphärendruck
PA 0 (= 760 mmHg) gemäß folgender Beziehung bestimmt werden:
Der Wert KPA 2 des vom Atmosphärendruck abhängenden Korrekturkoeffizienten
kann theoretisch folgendermaßen
angegeben werden:
In der Praxis müssen jedoch verschiedene Fehler, die sich
u. a. aus der Konfiguration des Ansaugrohrs ergeben, in
Betracht gezogen werden, so daß die vorgenannte Gleichung
folgendermaßen ausgedrückt werden kann:
Darin bedeutet CPA eine experimentell bestimmte Eichvariable.
Gilt der Zusammenhang PA < 760 mmHg, so ist gemäß Gleichung
(12) der Korrekturkoeffizienten KPA 2 kleiner als 1. Da die
Ansaugluftmenge gemäß dem KMe-Verfahren allein durch den
äquivalenten Öffnungsbereich A der Drosselklappe
im Ansaugrohr in Bezug auf den vorgegebenen Atmosphärendruck
PA 0 bestimmt wird, nimmt sie proportional zu einer Abnahme
des Atmosphärendrucks PA ab, wie dies beispielsweise
in großen Höhen der Fall ist, in denen der Atmosphärendruck
PA kleiner als der Atmosphärendruck PA 0
ist. Wird die Kraftstoffmenge als Funktion des vorgenannten
Öffnungsbereiches A eingestellt, so wird das resultierende
Luft/Kraftstoff-Gemisch in einer zum SD-Verfahren gegensinnigen
Weise fett bzw. angereichert. Eine derartige
Anreicherung der Mischung kann durch Ausnutzung des vorgenannten
Korrekturkoeffizienten-Wertes KPA 2 vermieden
werden.
Solange der Atmosphärendruck PA und der Öffnungsbereich
A konstant bleiben, ist das Verhältnis der Größe
GA 0 der Ansaugluft unter der Annahme, daß die Temperatur
der Luft in Strömungsrichtung vor der Drosseleinrichtung
gleich einer Referenztemperatur TAF 0 ist, zur
Größe Ga der Ansaugluft bei einer gegebenen Temperatur
TAF durch folgende Gleichung bestimmt:
Wird die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge entsprechend
dem vorgenannten Verhältnis der Ansaugmenge
pro Zeiteinheit variiert, so wird das resultierende
Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einem konstanten Wert
gehalten. Daher kann die Kraftstoff-Größe Gf
aus der Größe Gf 0 bei der Referenztemperatur TAF 0
gemäß folgender Gleichung bestimmt werden:
Der temperaturabhängige Korrekturkoeffizienten-Wert KTA 2
kann hier folgendermaßen ausgedrückt werden:
Daher kann der Korrekturkoeffizienten-Wert KTA 2 näherungsweise
durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:
Der vorgenannte Korrekturkoeffizienten-Wert KTA 2 wird
daher als Funktion der Temperatur TAF der Ansaugluft
stromaufwärts der Drosselklappe bestimmt.
Es wurde experimentell bestätigt, daß der funktionale
Zusammenhang zwischen der Ansauglufttemperatur TAF
stromaufwärts der Drosselklappe und der
Ansauglufttemperatur TA stromabwärts der
Drosselklappe näherungsweise durch folgende Gleichung
angegeben werden kann, wenn der Motor im Leerlaufbetrieb
arbeitet:
TAF = a × TA + b (14)
darin bedeuten a und b Konstanten. Unter Berücksichtigung
der Beziehung TAF 0 = a × TA 0 + b kann Gleichung (13) durch
Einsetzen von Gleichung (14) in Gleichung (13) folgendermaßen
geschrieben werden:
KTA 2 = 1 - a × α (TA - TA 0) = 1 - CTAC(TA - TA 0) (15)
Damit kann der temperaturabhängige Korrekturkoeffizienten-
Wert KTA 2 durch die vereinfachte Gleichung (15) angegeben
werden.
Unter Verwendung der im vorgenannten Sinne bestimmten Korrekturkoeffizienten-
Werte sowie der in den Schritten 1 und
7 erhaltenen Grundwerte
TiMAP und TiC wird gemäß Fig. 4 bestimmt, ob ein
Wert des gemäß dem SD-Verfahrens berechneten Produktwertes
Ti × KPA × KTA gleich einem Wert dieses gemäß dem KMe-
Verfahren berechneten Produktwertes ist. Speziell wird
im Schritt 9 eine Bestimmung durchgeführt, ob der gemäß
dem SD-Verfahren berechnete Produktwert TiMAP × KPA 1 × KTA 1
kleiner oder gleich einem Wert ist, der durch Multiplikation
des gemäß dem KMe-Verfahren berechneten Produktwertes
Tic × KPA 2 × KTA 2 und eines vorgegebenen oberen
Grenzkoeffizienten CH (beispielsweise 1,05) erhalten wird.
Sodann wird im Schritt 11 bestimmt, ob der vorgenannte
Produktwert TiMAP × KPA 2 × KTA 1 größer oder gleich einem
Wert ist, der durch Multiplikation des gemäß dem KMe-Verfahren
erhaltenen Produktwertes Tic × KPA 1 × KTA 2 und
eines vorgegebenen unteren Grenzkoeffizienten CL (beispielsweise
gleich 0,995) erhalten wird.
Der vorgegebene obere und untere Grenzkoeffizient CH
bzw. CL wird experimentell bestimmt und im Sinne eines
runden und stabilen Maschinenbetriebs auf jeweils einen
optimalen Wert eingestellt.
Wenn die beiden Bestimmungen in den Schritte 9 und 11
zu bestätigenden Antworten führen, so wird davon ausgegangen,
daß der durch das SD-Verfahren berechnete Produktwert
TiMAP × KPA 1 × KTA 1 gleich dem durch das KMe-Verfahren
berechneten Produktwert TiC × KPA 2 × KTA 2 ist.
Das Programm schreitet sodann zum Schritt 14 fort, indem
die nach dem KMe-Verfahren berechneten Grundwerte der
Kraftstoffmenge TiC sowie der Korrekturkoeffizienten
KPA 2 und KTA 2 für den Produktterm Ti × KPA × KTA
gemäß der obigen Gleichung (1) eingesetzt werden:
Ti × KPA × KTA = Tic × KPA 2 × KTA 2 (16)
Fig. 10 zeigt ein dem Diagramm nach Fig. 1 entsprechendes
Diagramm, aus dem der Zusammenhang zwischen den Ergebnissen
von den Schritten 9 bis 13 gemäß Fig. 4 durchgeführten
Bestimmungen und verschiedenen Betriebszuständen
des Motors dargestellt ist, die durch den Ansaugrohr-
Absolutdruck PBA und die Motordrehzahl Ne repräsentiert
sind. In den vorgenannten Schritten 9 und 11 erhaltene
bestätigende Ergebnisse bedeuten, daß beispielsweise zwischen
der Abarbeitung der vorhergehenden Schleife und der
vorhandenen Schleife der Betriebspunkt des Motors vom
Punkt A oder B in der Figur zu einem Punkt a oder b verschoben
wurde, welche auf einer Kurve für stetigen
Motorbetrieb liegend betrachtet werden können, längs
der die Ventilöffnung der Drosselklappe auf einem um
T kleineren Wert als der vorgenannte vorgegebene Wert
R IDLH gehalten wird (in Fig. 10 liegen die Punkte a und b
in einem zwischen zwei gestrichelten Kurven definierten
Bereich, wobei diese Kurven so eingestellt sind, daß sie
dem vorgenannten oberen und unteren Grenzkoeffizienten
CH bzw. CL entsprechen). Wenn derartige bestätigende Bestimmungen
erhalten werden, d. h., wenn die Antworten auf
die Frage in den Schritten 9 und 11 beide ja sind, so
tritt daher eine abrupte Änderung in der Kraftstoffzufuhrmenge
selbst dann nicht auf, wenn die Art der Bestimmung
der Kraftstoffzufuhrmenge vom SD-Verfahren auf das
KMe-Verfahren umgeschaltet wird. Daher wird bei einem
Übergang von einem Kraftstoffzufuhr-Steuerverfahren auf
das andere ein runder Motorbetrieb aufrechterhalten.
Ist die Antwort auf die Frage im Schritt 9 gemäß Fig. 4
negativ bzw. nein, so wird der Wert der vorgenannten
Steuervariablen Xn in der vorhandenen Schleife (Schritt 10)
auf 3 gesetzt, während diese Variable auf 2 (Schritt 12)
gesetzt wird, wenn die Antwort auf die Frage im Schritt 11
nein ist. Sodann wird im Schritt 13 bestimmt, ob die
Differenz zwischen dem in der vorhergehenden Schleife
angenommenen Wert Xn - 1 der Steuervariablen und der in
der vorhandenen Schleife im Schritt 10 oder 12 eingestellten
Wert Xn dieser Steuervariablen gleich 1 ist oder
nicht. Diese Bestimmung dient wiederum der Bestimmung,
ob sich der Betriebspunkt des Motors zwischen der vorhergehenden
Schleife und der vorhandenen Schleife längs der
Kurve für stetigen Betrieb verschoben hat oder nicht,
längs der die Drosselklappenöffnung den in der vorhandenen
Schleife erfaßten Wert R T behält. Das bedeutet, daß bestimmt
wird, daß der Betriebspunkt des Motors sich zwischen
der vorhergehenden Schleife und der vorhandenen
Schleife nicht über die Kurve für stetigen Betrieb verschoben
hat, längs der die Drosselklappenöffnung den
in der vorhandenen Schleife erfaßten Wert R T behält
(Betriebskosten E → e, F → f in Fig. 10). Dies gilt, wenn
die vorgegebene Leerlaufbedingung des Motors in der vorhergehenden
Schleife nicht erfüllt war (d. h., Xn - 1 = 0
gemäß dem Setzen in Schritt 5 in der vorhergehenden Schleife)
und der Wert der Steuervariablen Xn in der laufenden
Schleife (Schritt 10 als Ergebnis einer negativen Bestimmung
im Schritt 9 auf 3 gesetzt wird, wenn die Bestimmungen
im Schritt 9 sowohl in der vorhandenen und in der
vorhergehenden Schleife negative Antworten ergeben (d. h.
Xn = Xn - 1 = 3) oder wenn die Bestimmungen im Schritt 9
sowohl in der laufenden Schleife und der vorhergehenden
Schleife bestätigende Antworten ergeben und gleichzeitig
die Bestimmung im Schritt 11 eine negative Antwort ergibt
(d. h., Xn = Xn - 1 = 2). In diesen Fällen wird die
Antwort auf die Frage im Schritt 13 negativ, wobei das
SD-Verfahren kontinuierlich zur Anwendung kommt, um
die Kraftstoffmenge zu berechnen (oben angeführter
Schritt 6).
Andererseits wird bestimmt, daß der Betriebspunkt des
Motors sich zwischen der vorhergehenden Schleife und der
vorhandenen Schleife über die Kurve für stetigen Betrieb
verschoben hat, längs der die in der vorhandenen Schleife
erfaßten Drosselklappenöffnung den Wert R T behält (d. h.,
Betriebskurven C → c, D → d in Fig. 10), und zwar für folgende
Fälle: Wenn die Antworten auf die Fragen in den Schritten
9 und 11 in der vorhergehenden Schleife ja bzw. nein waren
(d. h., Xn - 1 = 2) und gleichzeitig der Wert der Steuervariablen
Xn in der vorhandenen Schleife als Ergebnis einer negativen
Bestimmung im Schritt 9 auf 3 gesetzt wird, oder
wenn in der vorhergehenden Schleife Schritt 10 abgearbeitet
wurde (d. h., Xn - 1 = 3) und gleichzeitig Schritt 12 in der
vorhandenen Schleife (d. h., Xn = 2) abgearbeitet wird.
Das bedeutet, daß in diesen Fällen die berechnete Kraftstoffmenge
unabhängig von der Anwendung
des SD-Verfahrens oder des KMe-Verfahrens im wesentlichen
der gleich ist, wenn die Berechnung in einem Zwischenzeitpunkt
zwischen der vorhergehenden und der vorhandenen
Schleife durchgeführt wird. In diesen Fällen sollte daher
die Kraftstoffzufuhrsteuerung vorzugsweise prompt auf das
KMe-Verfahren umgeschaltet werden. Wenn die Bestimmung
im Schritt 13 eine bestätigende Antwort liefert, so wird
daher die gemäß dem KMe-Verfahren durchgeführte Berechnung
des Produktwertes Ti × KPA × KTA im obengenannten
Schritt 14 durchgeführt.
Sodann wird der im Schritt 6 oder 14 erhaltene resultierende
Wert des Produktwertes Ti × KPA × KTA in die obige
Gleichung (1) eingeführt und es werden gleichzeitig Werte
der in Gleichung (2) vorkommenden Korrekturkoeffizienten
und Korrekturvariablen berechnet, um im Schritt 15 die
Kraftstoffmenge TOUT für die Kraftstoffeinspritzventile
12 zu bestimmten, worauf die Abarbeitung
des Programms beendet wird.
In den obengenannten Schritten 2 bis 4 können die entsprechenden
vorgegebenen Werte der Parameter zur Bestimmung
der vorgegebenen Leerlaufbedingung des Motors zwischen
dem Eintreten des Motorbetriebs in einen Bereich, in
dem die vorgegebene Leerlaufbedingung erfüllt ist, und dem
Heraustreten aus diesem Bereich auf unterschiedliche
Werte eingestellt werden, so daß beim Übergang
vom KMe-Verfahren zum SD-Verfahren oder umgekehrt eine
Hysterese vorhanden ist, wodurch eine stabile Steuerung
des Motorbetriebs gewährleistet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf eine Kraftstoffeinspritzmengen-
Steuerung für das Kraftstoffeinspritz-
Steuersystem im oben beschriebenen Sinne beschränkt. Es ist
vielmehr auch auf Betriebssteuereinrichtungen von Motoren,
beispielsweise ein Zündzeit-Steuersystem oder ein Auspuffgasrückführ-
Steuersystem anwendbar, soweit die Betriebsgrößen
derartiger Systeme als Funktion der Ansaugluftmenge bestimmt
werden.
Claims (9)
1. Verfahren zur elektronischen Bestimmung des Wertes einer
Betriebsgröße - z. B. Kraftstoffmenge, Zündzeitpunkt,
Abgasrückführmenge - für die Steuerung einer Brennkraftmaschine
mit folgenden Schritten:
- (1) Erfassen eines Ist-Wertes eines ersten, Lastzustände der Maschine (1) anzeigenden Maschinen-Betriebsparameters (PBA),
- (2) Erfassen eines Ist-Wertes eines zweiten, Lastzustände der Maschine (1) anzeigenden Maschinen-Betriebsparameters ( R TP),
- (3) Bestimmen eines ersten Wertes (TiMAP) für die Betriebsgröße als Funktion des im Schritt (1) erfaßten Ist-Wertes des ersten Maschinen-Betriebsparameters (PBA),
- (4) Feststellen, ob die Maschine (1) in einem vorgegebenen niedrigen Lastzustand arbeitet oder nicht,
- (5) Bestimmen eines zweiten Wertes (Tic) für die Betriebsgröße als Funktion des im Schritte (2) erfaßten Wertes des zweiten Maschinen-Betriebsparameters ( R TH), wenn festgestellt worden ist, daß die Maschine (1) in dem vorgegebenen niedrigen Lastzustand arbeitet,
gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:
- (6) Vergleichen des im Schritt (3) festgestellten ersten Wertes (TiMAP) mit dem im Schritt (5) festgestellten zweiten Wert (Tic),
- (7) Ändern der Betriebsgröße vom ersten Wert (TiMAP) auf den zweiten Wert (Tic), wenn der bestimmte erste Wert (TiMAP) zwischen zwei vorgegebene Werte (CHTiC und CLTiC) des zweiten Wertes (TiC) fällt oder sich über diese beiden Werte geändert hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Betriebsgröße kontinuierlich oder wiederholt auf
der Basis des zweiten Wertes (TiC) gesteuert wird, bis im
Schritt (4) ein sich vom vorgegebenen niedrigen Lastzustand
unterscheidender Maschinenzustand festgestellt
wird, wenn im Schritt (7) der erste Wert (TiMAP) für die
Betriebsgröße auf den zweiten Wert (TiC) geändert ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Betriebsgröße die einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung zuzuführende Kraftstoffmenge ist,
- - der erste Lastparameter der Druck (PBA) im Ansaugkanal (3) der Maschine stromabwärts einer Drosselklappe (5) ist,
- - der zweite Lastparameter die Öffnung ( R TH) der Drosselklappe (5) ist,
- - parallel zur Drosselklappe mindestens ein Zusatzluftkanal (8, 8′, 8′′) mit einem Regelventil (6, 6′, 6′′) zur Regelung einer der Maschine über den mindestens eine Zusatzluftkanal zugeführten Zusatzluftmenge vorgesehen ist und
- - folgende weiteren Schritte zur Bestimmung des zweiten
Wertes (TiC) der einzuspritzenden Kraftstoffmenge als
Betriebsgröße ausgeführt werden, wenn festgestellt
worden ist, daß die Maschine in dem vorgegebenen
niedrigen Lastzustand arbeitet:
- (a) Erfassen der Öffnung (DOUT) des Regelventils (6, 6′, 6′′),
- (b) Erfassen eines Zeitintervalls (Me) zwischen zwei Impulsen eines Kraftstoffzufuhr-Steuersignals,
- (c) als Funktion der im Schritt (a) erfaßten Öffnung ( R TH) des Drosselklappe (5) und der erfaßten Öffnung (DOUT) des Regelventils (6, 6′, 6′′) jeweils ein Wert eines ersten und zweiten Koeffizienten (K R, z. B. KAIC) bestimmt wird, wenn festgestellt ist, daß die Maschine (1) im vorgegebenen niedrigen Lastzustand arbeitet,
- (d) als Funktion einer Summe der im Schritt (c) erhaltenen Werte des ersten und zweiten Koeffizienten (K R, z. B. KAIC) sowie des im Schritt (b) erfaßten Zeitintervallwertes (Me) eine gewünschte Menge von der Maschine (1) zuzuführendem Kraftstoff bestimmt wird,
- (e) wenigstens als Funktion des im Schritt (d) erfaßten Drucks (PBA) im Ansaugrohr (3) die gewünschte der Maschine (1) zuzuführende Kraftstoffmenge bestimmt wird, wenn festgestellt ist, daß die Maschine (1) im vorgegebenen niedrigen Lastzustand arbeitet,
- (f) als Funktion der Summe der Werte des ersten und zweiten Koeffizienten (K R, z. B. KAIC), welche der erfaßten Öffnung ( R TH) der Drosselklappe (5) bzw. der erfaßten Öffnung (DOUT) des Regelventils (6, 6′, beispielsweise 6′′) entsprechen, sowie des erfaßten Zeitintervalls (Me) ein erster Wert (TiC × KPA 2 × KTA 2) der Kraftstoffmenge und wenigstens als Funktion des erfaßten Drucks (PBA) im Ansaugrohr (3) ein zweiter Wert (TiMAP) × KPA 1 × KTA 1) der Kraftstoffmenge bestimmt werden, wenn festgestellt ist, daß die Maschine (1) aus einem anderen Lastzustand in einem vorgegebenen niedrigen Lastzustand eingetreten ist,
- (g) der bestimmte erste Wert (TiC × KPA 2 × KTA 2) der Kraftstoffmenge mit dem bestimmten zweiten Wert (TiMAP × KPA 1 × KTA 1) der Kraftstoffmenge verglichen wird,
- (h) als Funktion des bestimmten zweiten Wertes (TiMAP × KPA 1 × KTA 1) der Kraftstoffmenge die Kraftstoff- Sollmenge (TOUT) bestimmt wird, und zwar von dem Zeitpunkt an, in dem bestimmt worden ist, daß die Maschine in den vorgegebenen niedrigen Lastzustand eingetreten ist, bis zu dem Zeitpunkt, in dem der bestimmte zweite Wert (TiMAP × KPA 1 × KTA 1) der Kraftstoffmenge im wesentlichen gleich dem bestimmten ersten Wert (TiC × KPA 2 × KTA 2) der Kraftstoffmenge wird, selbst wenn die Maschine (1) tatsächlich in dem vorgegebenen niedrigen Lastzustand arbeitet, und
- (i) die der Maschine (1) zuzuführende Kraftstoffmenge (TOUT) auf der Basis der im Schritt (d), (e) oder (h) bestimmten Kraftstoffmenge gesteuert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kraftstoffmenge als Funktion eines Produktwertes
(Ti × KPA × KTA) bestimmt wird, der durch Multiplikation
der Summe der bestimmten Werte des ersten und zweiten
Koeffizienten (K R, z. B. KAIC) sowie des erfaßten Zeitintervalls
(Me) erhalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei einem Regelventil (6, 6′, beispielsweise 6′′) in Form
eines elektromagnetisch ein- und ausschaltenden Ventils
eine Ventilöffnung (DOUT) als Funktion eines Ventilöffnungs-
Einschaltverhältnisses bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei mehreren Zusatzluftkanälen (8, 8′, 8′′) mit jeweils
einem Regelventil (6, 6′, 6′′) zur Regelung der der
Maschine (1) über die Zusatzluftkanäle (8, 8′, 8′′) und
das Ansaugrohr (3) zugeführten Zusatzluftmenge der Wert
des zweiten Koeffizienten (z. B. KAIC) als Funktion einer
Gesamtsumme der Ventilöffnungen entsprechend den entsprechenden
Ventilöffnungen der Regelventile (6, 6′, 6′′)
bestimmt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Wert des zweiten Koeffizienten als eine Summe von
Koeffizientenwerten (z. B. KAIC, KAC, KAT) bestimmt wird,
welche als Funktion von entsprechenden Öffnungen entsprechend
den tatsächlichen Öffnungen der Regelventile (6,
6′, 6′′) eingestellt worden sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung, ob die
Maschine (1) im vorgegebenen niedrigen Lastzustand
arbeitet oder nicht, folgende Einzelschritte ausgeführt
werden:
Es wird ein Druck (PA′) im Ansaugrohr (3) stromaufwärts der Drosselklappe (5) erfaßt,
als Funktion des erfaßten Wertes des Druckes (PA′) im Ansaugrohr (3) stromaufwärts der Drosselklappe (5) ein Referenzdruckwert (PBAC) eingestellt,
der Referenzdruckwert mit dem Druck (PBA) im Ansaugrohr (3) stromabwärts der Drosselklappe verglichen
und die Maschine (1) als in dem vorgegebenen niedrigen Lastzustand arbeitend bestimmt, wenn der erfaßte Druck im Ansaugkanal (3) stromabwärts der Drosselklappe (5) einen Wert zeigt, der in bezug auf den Referenzdruckwert eine niedrigere Maschinenlast anzeigt.
Es wird ein Druck (PA′) im Ansaugrohr (3) stromaufwärts der Drosselklappe (5) erfaßt,
als Funktion des erfaßten Wertes des Druckes (PA′) im Ansaugrohr (3) stromaufwärts der Drosselklappe (5) ein Referenzdruckwert (PBAC) eingestellt,
der Referenzdruckwert mit dem Druck (PBA) im Ansaugrohr (3) stromabwärts der Drosselklappe verglichen
und die Maschine (1) als in dem vorgegebenen niedrigen Lastzustand arbeitend bestimmt, wenn der erfaßte Druck im Ansaugkanal (3) stromabwärts der Drosselklappe (5) einen Wert zeigt, der in bezug auf den Referenzdruckwert eine niedrigere Maschinenlast anzeigt.
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