DE3438465A1

DE3438465A1 - Verfahren zur steuerung der betriebsgroesse einer einrichtung zur steuerung des betriebes einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3438465A1
Application number: DE19843438465
Authority: DE
Inventors: Takashi Saitama Koumura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1983-10-20
Filing date: 1984-10-19
Publication date: 1985-05-09
Anticipated expiration: 2004-10-20
Also published as: JPH0465218B2; JPS6088839A; DE3438465C2; GB8426520D0; FR2553831B1; GB2148547A; US4549516A; FR2553831A1; GB2148547B

Description

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Verfahren zur Steuerung der Betriebsgröße einer Einrichtung zur Steuerung des Betriebes einer Brennkraftmaschine 10

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Betriebsgröße einer Einrichtung zur Steuerung des Betriebes einer Brennkraftmaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren dieser Art, durch das die Betriebsgröße einer derartigen Einrichtung zur Steuerung des Betriebes in Antwort auf den Atmosphärendruck korrigierbar ist, um das Antriebsverhalten der Maschine während aller Betriebsbereiche der Maschine einschließlich von Betriebsbereichen für niedriae Lasten, wie beispielsweise einem Leerlaufbereich, zu verbessern.

In den japanischen Patentanmeldungen 58-85337, 54-153929 und 5 8-8842 9 wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Grundbetriebsgröße der Einrichtung zur Steuerung des Betriebes der Maschine bestimmt wird. Bei dieser Grundbetriebsgröße handelt es sich beispielsweise um eine Kraftstoffeinspritz-Grundmenge, die an die Maschine durch ein Steuersystem für die Menge der Kraftstofflieferung geliefert wird, um einen Grundwert der durch ein Steuersystem zu steuernden Einstellung der Zündung der

3 4 3 ο 4 b b

Zündfunken und um einen Grundbetrag zum durch ein Steuersystem gesteuertes Zurückführen der Auspuffgase. Dabei erfolgt die Steuerung durch das jeweilige Steuersystem in Abhängigkeit von Werten von Betriebsparametern der Maschine, die die Menge der an die Maschine gelieferten Ansaugluft anzeigen. Beispielsweise handelt es sich bei diesen Betriebsparametern um den absoluten Druck, der in dem Ansaugrohr der Maschine stromabwärts von einem Drosselventil herrscht, und um die Drehzahl der Maschine.

Die so bestimmte Grundbetriebsgröße wird in Antwort auf den Atmosphärendruck korrigiert, um dadurch eine gewünschte Betriebsgröße für die Einrichtung zur Steuerung des Betriebes genau einzustellen. Der Grund für die Korrektur der Betriebsgröße in Antwort auf den Atmosphärendruck liegt darin, daß der Gegendruck oder der Druck der Auspuffgase sich bei einer Änderung des Atmosphärendruckes ändert, um die Menge der in die Maschinenzylinder pro Ansauqhub eingesäuerten Luft selbst dann zu ändern, wenn der absolute Druck in dem Ansaugrohr konstant bleibt.

Während die Maschine in einem Zustand arbeitet, in dem sie niedrig belastet ist, wie dies beispielsweise beim Leerlauf der Fall ist, weist der absolute Druck des Ansaucrrohres relativ zum Zeitablauf in Bezug auf eine Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl der Maschine relativ zum Zeitablauf eine verringerte Änderungsgeschwindigkeit auf. Aus diesem Grunde ist es bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Bestimmung der Betriebsgrößen der Einrichtung zur Steuerung des Betriebes in Abhängigkeit von dem absoluten Druck des Ansaugrohres und der Drehzahl der Maschine (SD-Verfahren) schwierig eine Betriebsgröße, wie beispielsweise eine Kraftstoffversorgungsmenge genau entsprechend dem Zustand des Betriebszustandes der Maschine einzustellen. Dadurch wird ein Rattern bzw. Rütteln der Umdrehung der Maschine während des Betriebes der Maschine in einem solchen Zustand einer niedrigen Last bewirkt. Hiervon ausgehend wurde ein Verfahren (KMe-Verfahren),

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beispielsweise in dem japanischen Patent 52-6414 vorgeschlagen, das auf der Erkenntnis beruht, daß die Menge der durch das Drosselventil hindurchtretenden Ansaugluft

nicht vom Druck PBA in dem Ansaugrohr stromabwärts vom 5

Drosselventil und dem Druck der Auspuffgase abhängt, während die Maschine in einem Zustand einer besonders niedrigen Belastung arbeitet, in dem das Verhätlnis PBA/-PA' des Druckes PBA des Ansaugrohres stromabwärts vom Drosselventil zum Druck PA¹ des Ansaugrohres stromauf-

^ wärts vom Drosselventil unter einem kritischen Druckverhältnis (= 0,528) liegt, bei dem die Ansaugluft einen Schallfluß bzw. eine Schallströmung bzw. einen "SONIC"-Fluß Fluß bildet. Die Menge der Ansaugluft kann daher allein in Abhängigkeit von der Ventilöffnung des Drosselventiles

¹^ bestimmt werden, wenn der Druck PA¹ des Ansaugrohres stromaufwärts vom Drosselventil konstant bleibt. Bei diesen vorgeschlagenen Verfahren wird daher die Ventilöffnung des Drosselventils allein zur genauen Ermittlung der Menge der Ansaugluft bestimmt, während die Maschine in dem oben angesprochenen Zustand einer besonders niedrigen Last arbeitet. Dann wird eine Betriebsgröße, wie beispielsweise eine Kraftstoff einspritzmenge, auf der Basis des ermittelten Wertes der Menge der Ansaugluft eingestellt.

Wenn jedoch der Druck PA' des Ansaugrohres an einer Stelle stromaufwärts vom Drosselventil einen Wert annimmt, bei dem es sich nicht um den üblichen Atmosphärendruck handelt, ist das KMe-Verfahren zur genauen Bestimmung der Betriebsaröße nicht geeignet, weshalb eine Korrektur der unter Anwendung des KMe-Verfahrens bestimmten Betriebsgröße in Antwort auf den tatsächlichen Wert des Druckes PA¹ erforderlich ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zur Steuerung der Betriebsgröße einer Einrichtung zur Steuerung des Betriebes einer Brennkraftma-

J 4 0 0 -.· 0 -7-

schine anzugeben, bei dem sowohl das SD-Verfahren als auch das KMe-Verfahren zur Bestimmung der Betriebsgröße angewendet werden, und durch das die Werte der durch diese

Verfahren in Antwort auf den Atmosphärendruck bestimmten 5

Betriebsgrößen in für diese Verfahren geeigneten Weisen korrigierbar sind, so daß die Betriebsgröße genau während des ganzen Betriebsbereiches der Maschine, der Zustände einer niedrigen Last der Maschine,wie beispielsweise einen Leerlaufzustand, einschließt, einstellbar ist. Dadurch wird das Antriebsverhalten der Maschine verbessert.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Betriebsgröße einer Einrichtung zur Steuerung des Betriebes einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugdurchgang

und einer in dem Ansaugdurchgang angeordneten Einrichtung zur Steuerung der Menge der Ansaugluft, durch die die Öffnunasflache des Ansaugdurchganges einstellbar ist. Die Betriebsgröße der Einrichtung zur Steuerung des Betriebes wird durch ein erstes arithmetisches Verfahren auf einen

ersten gewünschten Wert gesteuert, der auf der Basis eines ersten Betriebsparameters der Maschine bestimmt wird, wenn die Maschine in einem vorbestimmten Betriebszustand arbeitet. Die Betriebsgröße wird durch ein zweites arithmetisches Verfahren auf einen zweiten gewünschten Wert gesteuert, der auf der Basis eines zweiten Betriebsparameters der Maschine bestimmt wird, wenn die Maschine in einem Zustand arbeitet, bei dem es sich nicht um den vorbestimmten Betriebszustand handelt.

° Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die folgenden Schritte gekennzeichnet:
1) Bestimmen des Druckes der Ansaugluft an einem Ort stromaufwärts von der Einrichtung zur Steuerung der Menge der Ansaugluft.

2) Wenn die Maschine in dem oben genannten vorbestimmten Betriebszustand arbeitet, Bestimmen eines ersten Kor-

rekturwertes, der für das erste arithmetische Verfahren geeignet ist, als eine Funktion des ermittelten Wertes des Druckes der Ansaugluft, Korrigieren

des ersten gewünschten Wertes der Betriebsgröße un-5

ter Anwendung des bestimmten ersten Korrekturwertes und Steuern der Betriebsgröße der Einrichtung zur Steuerung des Betriebes auf den korrigierten ersten gewünschten Wert.

3) Wenn die Maschine in einem Zustand arbeitet, bei dem es sich nicht um den oben genannten vorbestimmten Betriebszustand handelt, Bestimmen eines zweiten Korrekturwertes, der für das zweite arithmetische Verfahren geeignet ist, als eine Funktion des ermittelten Wertes des Druckes der Ansaugluft, Korrigieren des zweiten gewünschten Wertes der Betriebsgröße

unter Anwendung des bestimmten zweiten Korrekturwertes und Steuern der Betriebsgröße der- Einrichtung zur Steuerung des Betriebes auf den korrigierten zweiten gewünschten Wert. 20

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Druck der Ansaugluft stromaufwärts von der Steuereinrichtung für die Menge der Ansaugluft um den Atmosphärendruck.

Bei' dem ersten Betriebsparameter der Maschine handelt es sich vorzugsweise um die Öffnungsfläche des Ansaugdurchganges, die durch die Steuereinrichtung für die Menge der Ansaugluft eingestellt wird, während es sich vorzugsweise bei dem zweiten Betriebsparameter der Maschine um den

Druck in dem Ansaugdurchgang an einem Ort stromabwärts von der Steuereinrichtung für die Menge der Ansaugluft handelt.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem vorbestimmten Be-³^ triebszustand der Maschine um einen Betriebszustand der Maschine bei einer niedrigen Last. Vorzugsweise dient als

' O 4 0 ΰ 4 ύ -9-

Einrichtung zur Steuerung des Betriebes eine Einrichtung zur Steuerung der Menge des gelieferten Kraftstoffes, wobei es sich bei der genannten Betriebsgröße um die Menge

des durch die Einrichtung zur Steuerung der Menge des ge-5

lieferten Kraftstoffes an die Maschine gelieferten Kraftstoffes handelt.

Vorzugsweise wird der erste Korrekturwert auf einen solchen Wert eingestellt, daß der erste gewünschte Wert der durch diesen Korrekturwert korrigierten Betriebsgröße bei einer Abnahme des Atmosphärendruckes abnimmt, wohingegen der zweite Korrekturwert auf einen solchen Wert eingestellt wird, daß der zweite gewünschte Wert der durch den zweiten

Korrekturwert korrigierten Betriebsgröße bei einer Abnahme 15

des Atmosphärendruckes zunimmt.

Die oben genannten Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der Beschreibung und den

Figuren hervor. Es zeigt: 20

Fig. 1 ein Blockschaltbild der gesamten

Anordnung eines Systems zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für eine

Brennkraftmaschine, wobei dieses System

im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen

Verfahren anwendbar ist; Fig. 2 ein Blockschaltbild des Innenaufbaus

einer elektronischen Steuereinheit der

Fig. 1;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm, das die Art der Berechnung der Ventilöffnungsperiode TOUT für die Kraftstoffeinspritzventile zeigt;

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm, das die Art zeigt,

durch die bestimmt wird, ob die Maschine in einem vorbestimmten Betriebszustand arbeitet oder nicht;

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm, das die Art der Berechnung eines von dem Atmosphärendruck abhängigen Korrekturkoeffizienten KPA zeigt.

Im folgenden wird nun die Erfindung im Zusammenhang mit den Figuren, die eine Ausführungsform der Erfindung zeigen erläutert.

Als ein Beispiel, bei dem eine Betriebsgröße, beispielsweise die Kraftstoffversorgungsmenge, die entsprechend der SD-Methode bestimmt wird, einer Steuereinrichtung für den Betrieb einer Brennkraftmaschine korrigiert wird, wurde in der US SN 424,404 ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Kraftstoffeinspritzgrundperiode Ti als der als Funktion des absoluten Druckes des Ansaugdurchganges und der Drehzahl der Maschine bestimmten Betriebsgröße durch den folgenden Korrekturkoeffizienten KPA1 multipliziert wird:

_{KPA1 a} 1-(1/ε)(ΡΑ/ΡΒΑ)^1/Η (1)

1-(1/ε)(ΡΑ0/ΡΒΑ)^1/η

Dabei bezeichnet PA den tatsächlichen Atmosphärendruck (absoluten Druck). PAO bezeichnet den normalen bzw. üblichen Atmosphärendruck. S- stellt das Kompressionsverhältnis und Ή das Verhältnis der spezifischen Wärme der Luft dar. Die Berechnung des Wertes des von dem Atmosphärendruck abhängigen Korrekturkoeffizienten KPA1 unter Anwendung der oben genannten Gleichung beruht auf der Erkenntnis, daß die Menge der in die Maschine pro Ansaugzyklus der Maschine angesaugten Luft theoretisch aus dem absoluten Druck PBA des Ansaugrohres und dem absoluten Druck in dem Auspuffrohr, der so betrachtet werden kann, daß er beinahe gleich dem Atmosphärendruck PA ist, bestimmt werden kann, und daß die Kraftstoffversorgungsmenge

3 1 ο ο / ^r 4 O O tr Ü

mit einer Geschwindigkeit bzw. Rate geändert werden kann, die gleich dem Verhältnis der Menge der Ansaugluft beim tatsächlichen AtmoSphärendruck PA zur Menge der Ansaugluft bei dem üblichen bzw. normalen Atmosphärendruck PAO ist.

Wenn die Beziehung PA <. PAO in der Gleichung (1) gilt, ist der Wert KPA1 des vom Atmosphärendruck abhängigen Koeffizienten KPA größer als 1. So lange der absolute Druck PBA des Ansaugrohres derselbe bleibt, wird die Menge der in die Maschine eingesaugten Ansaugluft bei einer großen Höhe, in der der Atmosphärendruck PA kleiner ist als der übliche Atmosphärendruck PAO,größer als im Tiefland. Aus diesem Grunde kann, wenn an die Maschine eine Kraftstoff-

menge geliefert wird, die als eine Funktion des absoluten Druckes PBA des Ansaugrohres und der Drehzahl Ne der Maschine in einem Zustand eines niedrigen Atmosphärendruckes, wie beispielsweise bei großen Höhen, bestimmt wird, sich eine schwache bzw. magere bzw. arme Luft/Kraftstoff-Mischung ergeben. Eine derartige Schwächung der Mischung kann durch die Anwendung des oben genannten Wertes des Koeffizienten KPA1 zur Kraftstoffmengenvergrößerung verhindert werden.

Wenn das Verhältnis (PBA/PA¹) des Druckes PBA des Ansaugrohres stromabwärts vom Drosselbereich, wie beispielsweise eines Drosselventiles, zum Druck PA¹ des Ansaugrohres stromaufwärts vom Drosselbereich kleiner ist als das kritische Druckverhältnis (= 0,528), bildet die

^O den Drosselbereich passierende Ansaugluft einen Schallfluß (sonic flow). Die Flußrate bzw. Geschwindigkeit Ga (g/sec) der Ansaugluft kann folgendermaßen ausgedrückt werden:

35

Ga = A χ C χ PA χ K-L-Y " _Y Qh ... (2)

R(TAP+273)

■'-■· ■" 3438455

A stellt eine dem Drosselbereich, beispielsweise dem Drosselventil, äquivalente Öffnungsfläche (mm²) dar. C bezeichnet einen Korrekturkoeffizienten, dessen Wert durch die Beschaffenheit usw. des Drosselbereiches bestimmt wird. PA stellt den Atmosphärendruck (PA = PA¹, mmHg) dar. Ά bezeichnet das Verhältnis der spezifischen Wärme der Luft. R bezeichnet die Gaskonstante der Luft. TAF stellt die Temperatur (C) der Ansaugluft unmittelbar stromaufwärts vom Drosselbereich dar. g bezeichnet die Erdbeschleunigung

¹^ (m/sec²). So lange die Temperatur TAF der Ansaugluft und die Öffnungsfläche A konstant bleiben, kann das Verhältnis der Flußrate der Ansaugluft Ga (spezifisches Gewicht bzw. Raumgewicht oder Gewicht) bei dem tatsächlichen Atmosphärendruck PA zur Flußrate der Ansaugluft GaO (spezifisches Gewicht bzw. Raumgewicht oder Gewicht) bei dem üblichen Atmosphärendruck PAO folgendermaßen ausgedrückt werden:

Ga PA

GaO PAO
20

Wenn die Menge des an die Maschine gelieferten Kraftstoffes mit einer Rate geändert wird, die gleich dem obigen Verhältnis der Flußrate der Ansaugluft ist, wird das sich

ergebende Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einem konstanten 25

Wert qehalten. Aus diesem Grunde kann die Flußrate Gf des Kraftstoffes aus der Flußrate GfO desselben bei dem üblichen Atmosphärendruck PAO (= 760 mmHg) bestimmt werden, wie dies durch die folgende Gleichung zum Ausdruck kommt:

Gf = GfO X

Der Wert des vom Atmosphärendruck abhängigen Korrekturkoeffizienten KPA2 kann theoretisch folgendermaßen ausgedrückt werden:

O ^L'r ό Ü ¹I Ü

-13-

ΡΆ
ΚΡΑ2 = —

760

In der Praxis müssen jedoch verschiedene Fehler, die sich aus .dem Aufbau bzw. der Konfiguration usw. des Ansaugdurch ganges ergeben, in Betracht gezogen werden. Aus diesem Grunde kann die obige Gleichung folgendermaßen ausgedrückt werden:

KPA2 = 1 + CPA x (3)

760

Dabei bezeichnet CPA eine Eichvariable, die experimentell bestimmt wird.

Gemäß der Gleichung (3) ist der Wert des Korrekturkoeffizienten KPA2 kleiner als 1 , wenn die Beziehung PA -O6O mmHg gilt. Da gemäß der KMe-Methode die Menge der Ansaugluft allein aus der dem Drosselbereich äquivalenten Öffnungsfläche A in dem Ansaugdurckgang in Bezug auf den üblichen Atmosphärendruck PAO bestimmt wird, nimmt sie im Verhältnis bzw. proportional ab, wenn der Atmosphärendruck PA abnimmt, wie dies beispielsweise bei einer großen Höhe der Fall ist, in der der Atmosphärendruck PA kleiner ist als der üblichen Atmosphärendruck PAO. Aus diesem Grunde wird die sich ergebende Luft/Kraftstoff-Mischung im Gegensatz zur SD-Methode stark bzw. reich, wenn die Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der oben genannten Öffnungsfläche A eingestellt wird. Eine derartige Anreicherung der Mischung kann dadurch verhindert werden, daß der Wert des oben genannten Korrekturkoeffizienten KPA2 angewendet wird.

Die Figur 1 zeigt schematisch die Gesamtanordnung eines Steuersystems zur Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen, auf das das erfindungsgemäße Verfahren anwend-

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bar ist. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Brennkraftmaschine, die vier Zylinder aufweisen kann. Mit der Maschine 1 sind ein Ansaugrohr 3, dessen Luftansaugende ein Luftfilter 2 aufweist, und ein Auspuffrohr 4 verbunden. In dem Ansaugrohr 3 ist ein Drosselventil 9 vorgesehen. Ein Luftdurchgang 8 öffnet sich an einem Ende 8a in das Ansaugrohr 3 an der stromabwärts gelegenen Seite des Drosselventiles 9. Der Luftdurchgang 8 steht über sein anderes Ende mit der Atmosphäre in Verbindung. Der Luftdurchgang 8 weist ein Luftfilter 7 auf, das am anderen sich zur Atmosphäre öffnenden Ende vorgesehen ist. Im Querschnitt des Luftdurchganges 8 ist ein Ventil zur Steuerung des Menge zusätzlicher Luft, das nachfolgend lediglich als "das Steuerventil" 6 bezeichnet wird, angeordnet, bei dem es sich um ein normalerweise geschlossenes elektromagnetisches Ventil handelt, das ein Solenoid 6a und einen Ventilkörper 6b aufweist, die so angeordnet sind, daß der Luftdurchgang 8 bei einer Erregung des Solenoid 6a geöffnet wird. Das Solenoid 6a ist elektrisch mit einer elektronischen Steuereinheit 5 (ECU) verbunden.

In das Ansaugrohr 3 ragen Kraftstoffeinspritzventile 10 an einem Ort zwischen der Maschine 1 und dem offenen Ende 8a des Ansaugdurchganges 8 hinein. Sie sind mit einer nicht dargestellten Kraftstoffpumpe und mit der elektronischen Steuereinheit 5 verbunden.

Ein Sensor 17 für die Drosselventilöffnung (/Sth) ist mit dem Drosselventil 9 verbunden. Ein Sensor 11 für die Temperatur der Ansaugluft (TA) und ein Sensor 12 für den absoluten Druck (PBA) des Ansaugrohres sind in dem Ansaugrohr 3 an Orten angeordnet, die stromabwärts vom offenen Ende 8a des Luftdurchganges 8 liegen. Außerdem weist der Hauptkörper der Maschine 1 einen Sensor 13 für die Kühlwassertemperatur (TW) der Maschine und einen Sensor 14 für die Umdrehungsgeschwindigkeit bzw. für die

O M- «_» ο 4 ο J -15-

Drehzahl (Ne) der Maschine auf. Diese Sensoren sind elektrisch mit der elektronischen Steuereinheit 5 verbunden. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet elektrische Einrichtungen, wie beispielsweise Scheinwerferlampen, eine Bremslampe, einen elektrischen Motor zum Antrieb eines den Kühler kühlenden Ventilators. Ein Anschluß jeder dieser elektrischen Einrichtungen 15 ist elektrisch mit der elektronischen Steuereinheit 5 über einen Schalter 16 verbunden, während ein anderer Anschluß jeder Einrichtung elektrisch mit der Batterie 19 verbunden ist.

Das Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Sensor für den Atmosphärendruck, der ebenfalls mit der elektronischen Steuereinheit 5 verbunden ist.
15

Im folgenden wird nun die Arbeitsweise des wie oben beschrieben aufgebauten Steuersystems zur Kraftstoffeinspritzung erläutert.

^^u An die elektronische Steuereinheit 5 werden Signale angelegt, die die Betriebsparameterwerte der Maschine anzeigen und vom Sensor 17 für die Drosselventilöffnung, vom Sensor 11 für die Temperatur der Ansaugluft, vom Sensor 12 für den absoluten Druck des Ansaugrohres, vom Sensor für die Kühlwassertemperatur der Maschine, vom Sensor 14 für die Drehzahl der Maschine und vom Sensor 18 für den Atmosphärendruck stammen. Die elektronische Steuereinheit arbeitet auf der Basis dieser Betriebsparametersignale der Maschine und von Signalen, die elektrische Lasten von den

^ou elektrischen Einrichtungen 15 anzeigen, um zu bestimmen, ob die Maschine in einem Betriebszustand arbeitet oder nicht, der die Lieferung zusätzlicher Luft an die Maschine erfordert, und stellt einen gewünschten Wert der Leerlaufgeschwindigkeit bzw. Leerlaufdrehzahl ein. Wenn bestimmt

^° wird, daß die Maschine in dem Zustand arbeitet, in dem zusätzliche Luft geliefert wird, bestimmt die elektroni-

• ■ ■ ■ - - ■ ■ J 4 ο ο 4 ο ο

sehe Steuereinheit 5 die an die Maschine zu liefernde Menge der zusätzlichen Luft in Antwort auf die Differenz zwischen dem Wert der eingestellten Leerlaufdrehzahl und der tatsächlichen Drehzahl der Maschine derart, daß diese Differenz Null wird. Dabei berechnet die elektronische Steuereinheit 5 einen Wert des Tastverhältnisses DOUT der Ventilöffnung für das Steuerventil 6, um dieses mit dem berechneten Tastverhältnis anzusteuern.

Das Solenoid 6a des Steuerventiles 6 wird während einer Ventilöffnungsperiode erregt, deren Zeit dem berechneten Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung entspricht, um den Ventilkörper 6b zur Öffnung des Luftdurchganges 8 zu öffnen, so daß eine geforderte Menge von Luft, die durch die Ventilöffnungsperiode des Ventiles 6 bestimmt wird, an die Maschine 1 über den Luftdurchgang 8 und das Ansaugrohr 3 geliefert wird.

Wenn die Ventilöffnungsperxode für das Steuerventil 6 auf einen größeren Wert eingestellt wird, um die Menge zusätzlicher Luft zu vergrößern, wird eine vergrößerte Menge der Mischung an die Maschine 1 geliefert, um dadurch deren AuscrancrsIeistung zu vergrößern, so daß die Drehzahl der Maschine zunimmt. Wenn andererseits die Ventilöffnungsperiode auf.einen kleineren Wert eingestellt wird, führt dies zu einer verringerten Menge der Mischung und daher zu einer Abnahme der Drehzahl der Maschine. Durch die Steuerung der Menge der zusätzlichen Luft, d.h. durch die Steuerung der Ventilöffnungsperiode des Steuerventiles 6 auf diese Weise, kann die Drehzahl der Maschine während des Leerlaufbetriebes der Maschine auf den gewünschten Wert der Leerlaufdrehzahl gehalten werden.

Andererseits arbeitet die elektronische Steuereinheit 5 auf der Basis von Werten der zuvor genannten verschiedenen Betriebsparametersignale der Maschine und synchron mit der Er-

zeugung von Impulsen eines TDC-Signales, das die Positionen des oberen Totpunktes der Maschinenzylinder anzeigt, um die Kraftstoffeinspritzperiode TOUT für die Kraftstoffeinspritzventile 10 unter Anwendung der folgenden Gleichung zu berechnen:

TOUT = Ti χ Kl + K2 (4)

Das TDC-Signal kann von dem Sensor 14 für die Drehzahl der Maschine geliefert werden. In der Gleichung 4 stellt Ti eine Kraftstoffeinspritzqrundperiode dar, die entsprechend der zuvor genannten SD-Methode oder der KMe-Methode bestimmt wird, die in Abhängigkeit davon ausgewählt wird, ob die Maschine in einem Betriebsbereich arbeitet, in dem ein vorbestimmter Leerlaufzustand erfüllt ist oder nicht, wie dies nachfolgend ausführlich erläutert werden wird.

In der obigen Gleichung bezeichnen K1 und K2 Korrekturkoeffizienten oder Korrekturvariable, die auf der Basis von Werten der Betriebsparametersignale der Maschine, die von den zuvor genannten verschiedenen Sensoren, wie beispielsweise den Sensor 13 für die Kühlwassertemperatur (TW), dem Sensor 17 für die Drosselventilöffnung (^TH) und dem Sensor 18 für den Atmosphärendruck (PA) geliefert werden. Bei-

²^ spielsweise wird der Korrekturkoeffizient K1 unter Anwendung der folgenden Gleichung berechnet:

Kl = KPA X KTW χ KWOT (5)

Dabei bezeichnet KPA einen vom Atmosphärendruck abhängigen Korrekturkoeffizienten, der nachfolgend ausführlicher erläutert werden wird. KTW stellt einen Koeffizienten zur Vergrößerung der KraftstoffVersorgungsmenge dar, dessen Wert in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur TW der Maschine bestimmt wird,die durch den Sensor 13 für die Kühlwassertemperatur (TW) der Maschine ermittelt wird.

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KWOT bezeichnet einen Koeffizienten zur Anreichung der Mischung, der bei einem Betrieb der Maschine mit einem weit geöffneten Drosselventil anwendbar ist und einen

konstanten Wert aufweist.
5

Die elektronische Steuereinheit 5 liefert an die Kraftstoffeinspritzventile 10 Steuersignale, die der wie oben berechneten Kraftstoffeinspritzperiode TOUT entsprechen,

um diese Ventile zu öffnen.
10

Die Figur 2 zeigt eine Schaltungsanordnung in der elektronischen Steuereinheit 5 der Figur 1. Ein Ausgangssignal vom Sensor 14 für die Drehzahl (Ne) der Maschine wird an einen Wellenformer 501 angelegt, in dem seine Impulswellenform geformt wird, und sowohl an einen Zentralprozessor 503 (CPU) als TDC-Signal als auch an einen Me-Wert-Zähler angelegt. Der Me-Wert-Zähler 502 zählt das Zeitintervall zwischen einem vorangehenden Impuls des TDC-Signales und einem gegenwärtigen Impuls dieses Signales, das an ihn

vom Ne-Sensor 14 angelegt wird. Der gezählte Wert Me ist daher proportional zum reziproken Wert der tatsächlichen Drehzahl Ne der Maschine. Der Me-Wert-Zähler 502 liefert den gezählten Wert Me an den Zentralprozessor 503 über

einen Datenbus 510.
25

Die Spannungspegel der entsprechenden Ausgangssignale von dem Sensor 17 für die Drosselventilöffnung (^TH), dem Sensor 12 für den absoluten Druck (P BA) des Ansaugrohres, dem Sensor 13 für die Kühlwassertemperatur (TW) der Maschine, dem Sensor 18 für den Atmosphärendruck (PA) usw., die in der Figur 1 dargestellt sind, werden durch eine Pegelverstelleinheit 504 auf einen vorbestimmten Spannungspegel verschoben und nachfolgend an einen Analog-Digial-Wandler 506 über einen Multiplexer 505 angelegt. Der Analog-Digital-Wandler 506 wandelt analoge Ausgangsspannungen von den zuvor genannten verschiedenen Sensoren aufeinander-

' ' ' O k O ο H- O J

folgend in digitale Signale um. Die sich ergebenden digitalen Signale werden an den Zentralprozessor 503 über den Datenbus 510 angelegt.

Von den Schaltern 16 der elektrischen Einrichtungen 15 der Figur 1 gelieferte, die Einschalt-Ausschalt-Zustände anzeigende Signale werden an eine andere PegelverStelleinheit 502 angelegt, durch die ihre Spannungspegel auf einen vorbestimmten Spannungspegel verschoben werden. Die Signale mit den verschobenen Pegeln werden durch einen Daten-Eingangskreis 513 verarbeitet und über den Datenbus 510 an den Zentralprozessor 503 angelegt.

Außerdem sind mit dem Zentralprozessor 503 über den Daten-¹^ bus 510 ein Festwertspeicher, der nachfolgend als ROM-Speicher 507 bezeichnet wird, ein Speicher mit wahlfreiem Zugang, der nachfolgend als RAM-Speicher 508 bezeichnet wird, und Steuerkreise 509 und 511 verbunden. Der RAM-Speicher 50 8 speichert zeitweise verschiedene berechnete Werte von ^O dem Zentralprozessor 503, während der ROM-Speicher 507 ein Steuerprogramm speichert, das in dem Zentralprozessor 50 3 ausgeführt wird.

Der Zentralprozessor 503 arbeitet entsprechend dem in dem ^ ROM-Speicher 507 gespeicherten Steuerprogramm, um Betriebszustände der Maschine auf der Basis der Betriebsparametersignale der Maschine und um Zustände der elektrischen Belastung bzw. elektrische Lastzustände der Maschine auf der Basis der Einschalt-Ausschalt-Signale von den elektrischen Einrichtungen 15 zu bestimmen, um das Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung für das Steuerventil 6 zu einem Wert zu berechnen, der den bestimmten Belastungszuständen der Maschine entspricht.

Der Zentralprozessor 503 legt an den Steuerkreis 511 ein Steuersignal an, das den\ berechneten Tastverhältnis DOUT

der Ventilöffnung für das Steuerventil 6 entspricht. Dann verarbeitet der Steuerkreis 511 das Steuersignal, um ein Antriebssignal an das Steuerventil 6 anzulegen, um dieses anzutreiben. Der Zentralprozessor 503 verarbeitet auch verschiedene Betriebsparametersignale der Maschine, um die Ventilöffnungsperiode TOUT für die Kraftstoffeinspritzventile 10 zu berechnen. Er liefert ein der berechneten Ventilöffnungsperiode entsprechendes Steuersignal an den Steuerkreis 50 9, um zu bewirken, daß dieser Antriebssignale an die Kraftstoffeinspritzventile 10 anlegt, um diese anzutreiben.

Die Figur 3 zeigt eine Art der Berechnung der Ventilöffnungsperiode TOUT für die Kraftstoffeinspritzventile 10. Zuerst wird beim Schritt 1 der Figur 3 bestimmt, ob ein Zustand zur Anwendung der KMe-Methode zur Berechnung des Grundwertes Ti der Ventilöffnungsperiode 10 erfüllt ist oder nicht. Nachfolgend wird dieser Zustand als "der Leerlaufbetrieb" bezeichnet. Diese die Erfüllung des Leerlauf-

*® betriebes betreffende Bestimmung kann beispielsweise dadurch ausgeführt werden, daß bestimmt wird, ob die Maschine in einem vorbestimmten Betriebsbereich arbeitet oder nicht, wie diesin dem Ablaufdiagramm der Figur 4 dargestellt ist. Dies bedeutet, daß beim Schritt 1a der Figur 4 bestimmt wird, ob die Drehzahl Ne der Maschine kleiner ist als ein vorbestimmter Wert NIDL (z.B. 1.000 U/min). Wenn die Antwort negativ ist, oder "Nein" lautet, springt das Programm zum Schritt 1d, in dem eine Entscheidung getroffen wird, daß der Leerlaufbetrieb nicht erfüllt ist.

Wenn die Antwort auf die Frage beim Schritt 1a "JA" lautet, schreitet das Programm zum Schritt 1b fort, in dem bestimmt wird, ob der absolute Druck PBA des Ansaugrohres kleiner ist als ein vorbestimmter Bezugswert PBAC. Der Bezugswert PBAC wird auf einen solchen Wert eingestellt,

³^ daß bestimmt wird, ob das Verhältnis (ΡΒΑ/ΡΆ¹) des absoluten Druckes PBA des Ansaugrohres stromabwärts vom Dros-

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selventil 9 zum absoluten Druck PA¹ des Ansaugrohres stromaufwärts vom Drosselventil 9 kleiner ist als das kritische Druckverhältnis (= 0,528) bei dem der Fluß der durch das Drosselventil 9 hindurchtretenden bzw. passierenden Ansaugluft einen Schallfluß bildet oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes 1b negativ ist oder "Nein" lautet, wird die Erfüllung des Leerlaufbetriebes beim Schritt 1d negiert bzw. verneint, während dann, wenn die Antwort bejahend ist, das Programm zum Schritt 1c fortschreitet, bei dem eine Bestimmung durchgeführt wird, ob die Ventilöffnung ^TH des Drosselventiles 9 kleiner ist als ein vorbestimmter Wert «vIDLH oder nicht. Dies bedeutet, daß bei einem Übergang des Maschinenbetriebes von einem Leerlaufzustand,bei dem das Drosselventil 9 in seiner im wesentlichen geschlosenen Position ist, zu einem Beschleunigungszustand, bei dem das Drosselventil 9 schnell geöffnet wird, wenn dieser Beschleunigungszustand allein durch Änderungen der Drehzahl der Maschine und des absoluten Druckes des Ansaugrohres angezeigt wird, eine Ermittlungs- bzw. Nachweisverzögerung auftritt, die hauptsächlich auf die Ansprechverzögerung des Sensors 12 für den absoluten Druck zurückzuführen ist. Aus diesem Grunde wird die Drosselventilöffnung r\?TH zur Ermittlung dieses Beschleunigungszustandes angewendet. Wenn dieser Beschleunigungszustand durch den Sensor 17 für die Drosselventilöffnung ermittelt wird, wird die SD-Methode, auf die nachfolgend noch Bezug genommen werden wird, angewendet, um eine geeignete vergrößerte Kraftstoffmenge für die Beschleunigung an die Maschine zu liefern. Wenn die Antwort auf die Frage beim Schritt 1c negativ ist, wird entschieden, daß der Leerlaufbetrieb dann nicht erfüllt ist. Wenn alle Antworten auf die Fragen der Schritte 1a bis 1c gleichzeitig bejaht werden, schreitet das Programm zum Schritt 1e fort, um zu entscheiden, daß die Maschine in dem Leerlaufbetrieb arbeitet.

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Gemäß Figur 3 wird die SD-Methode angewendet, um beim Schritt 2 den Wert Ti der Kraftstoffeinspritz-Grundperiode zu bestimmen, wenn die Bestimmung beim Schritt 1 eine negative Antwort ergibt. Gemäß der SD-Methode wird ein Wert Ti der Kraftstoffeinspritzgrundperiode aus einer Mehrzahl von vorbestimmten Werten, die in dem ROM-Speicher 507 in der elektronischen Steuereinheit 5 gespeichert sind, ausge wählt, der einer Kombination der ermittelten Werte des absoluten Druckes PBA des Ansaugrohres und der Drehzahl Ne der Maschine entspricht. Der derart bestimmte Wert Ti der Kraftstoffeinspritz-Grundperiode wird auf die zuvor genannte Gleichung 4 zusammen mit dem vom Atmosphärendruck abhängigen Korrektureffizienten KPA angewendet, der einen Teil der Korrekturkoeffizienten K1 bildet, um beim Schritt 4 die endgültige Kraftstoffeinspritzperiode TOUT zu bestimmen.

Wenn die Antwort auf die Frage beim Schritt 1 bejahend ist, schreitet das Programm zu Schritt 3 fort, so daß zur Berechnung der Kraftstoffeinspritz-Grundperiode Ti die KMe-Methode angewendet wird.

Die Kraftstoffeinspritz-Grundperiode Ti gemäß der KMe-Methode wird nach der folgenden Gleichung berechnet: 25

Ti = K(A) χ Me (6)

K(A) bezeichnet die äquivalente Öffnungsfläche des Drosselbereiches in dem Ansaugdurchgang, die durch die Summe der Ventilöffnungs.flächen des Drosselventiles 9 und des Steuerventiles 6 bestimmt wird. Die Ventilöffnungsflächen dieser Ventile 9, 6 können jeweils aus einem Wert des Ausgangssignales vom Sensor 17 für die Drosselventilöffnung und einem Wert des von dem Zentralprozessor berechneten Tastverhältnisses der Ventilöffnung für das Steuerventil 6 erhalten

ο 4 ο ο A- υ ο

werden. In der Gleichung 6 stellt Me ein Zeitintervall der Erzeugung von Impulsen des TDC-Signales dar, das durch den Me-Zähler 502 in der Figur 2 gemessen wird. Die Kraftstoff-Grundperiode Ti kann unter Anwendung der oben genannten
Gleichung 6 aus dem folgenden Grund bestimmt werden. Die Menge der durch den Drosselbereich des Ansaugdurchganges pro Zeitienheit hindurchtretenden Luft wird allein als eine Funktion der äquivalenten Öffnungsfläche des Drosselbereiches gegeben, vorausgesetzt, daß der Atmosphärendruck PA und die Temperatur TAF der Ansaugluft konstant bleiben,
wie dies durch die Gleichung 2 bekräftigt wird. Außerdem ist die Menge der in einen Maschinenzylinder pro Ansaughub gesaugten Ansaugluft proportional zu dem reziproken
Wert der Drehzahl Ne der Maschine. Sie entspricht daher

dem Me-Wert.

Der auf diese Weise bestimmte Wert Ti der Kraftstoffeinspritz-Grundperiode wird auf die Gleichung 4 angewendet, um die endgültige Kraftstoffeinspritzperiode TOUT beim
Schritt 4 zu bestimmen.

Die Figur 5 zeigt eine Art der Berechnung des vom Atmosphärendruck abhängigen Korrekturkoeffizienten KPA als ein Teil der Korrektureffizienten K1, die in der Gleichung 5 erscheinen.

Zuerst wird beim Schritt 1 der Figur 5 bestimmt, ob die
Maschine in dem Leerlaufbetrieb arbeitet oder nicht, wie dies auch beim Schritt 1 der Figur 3 der Fall ist. Wenn die Antwort negativ ist, schreitet das Programm zum
Schritt 2 fort, bei dem der von der Atmosphäre abhängige Korrekturkoeffizient KPA1 unter Anwendung der Gleichung 1 berechnet wird, so daß er zur Korrektur der Einspritz-Grundperiode Ti angewendet werden kann, die gemäß der SD-Methode bestimmt wurde. Der so bestimmte Wert des Koeffizienten KPA1 wird als der Korrekturkoeffizient KPA

beim Schritt 3 im Zusammenhang mit den Gleichungen 5 und 4 angwendet. Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes 1 bejahend ist, schreitet das Programm zum Schritt 4 fort, bei dem der vom Atmosphärendruck abhängige Korrekturkoeffizient KPA2 unter Anwendung der Gleichung 3 berechnet wird, so daß er zur Korrektur der Kraftstoffeinspritz-Grundperiode Ti angewendet wird, die gemäß der KMe-Methode bestimmt wurde. Der Wert des so bestimmten Koeffizienten KPA2 wird als der Korrekturkoeffizient KPA im Zusammenhang mit den GIe ichungen 5 und 4 beim Schritt 5 angewendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Steuerung der Kraftstoffversorgungsmenge in einem System zur Steuerung der Lieferung von Kraftstoff an eine Brennkraftmaschine, wie dies bei der voranstehenden Ausführungsform erfolgt, begrenzt. Vielmehr kann es auch angewendet werden, um eine Betriebsgröße irgendeiner Einrichtung zur Steuerung des Betriebes einer Brennkraftmaschine zu steuern, sofern die Betriebsmenge durch die Verwendung eines Parameters bestimmt wird, der die Menge der Ansaugluft anzeigt. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden, um eine Betriebsgröße eines Steuersystems zur Einstellung der Zündung und eines Steuersystems für das Wiederinumlaufsetzen von Auspuffgas zu steuern.

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Claims

•VTANWÄLTE Dipl.-Ing. H. "Weicxmann, Di?l.-Phys. D*. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dtpl.-Cheki. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska, Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel v.Pk. Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha 27-8, Jingumae 6-chome, Shibuya-ku Tokyo, Japan 8000 MÜNCHEN 86 POSTFACH 860 820 MOHLSTRASSE22 TELEFON (089) 980352 TELEX522621 TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÜNCHEN < η Verfahren zur Steuerung der Betriebsgröße einer Einrichtung zur Steuerung des Betriebes einer Brennkraftmaschine Patentansprüche [1.) Verfahren zur Steuerung einer Betriebsgröße einer Einrichtung zur Steuerung des Betriebes einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugdurchgang und mit einer in dem Ansaugdurchgang angeordneten Steuereinrichtung für die Menge der Ansaugluft zur Einstellung der Öffnungsfläche des Ansaugdurchganges, wobei die Betriebsgröße der Einrichtung zur Steuerung des Betriebes durch ein erstes mathematisches Verfahren auf einen ersten gewünschten Wert, der auf der Basis eines ersten Betriebsparameters der Maschine bestimmt wird, wenn die Maschine in einem vorbestimmten Betriebszustand arbeitet, gesteuert wird, während die Betriebsgröße durch ein zweites arithmetisches Verfahren auf einen zweiten gewünschten Wert cresteuert wird, der auf der Basis eines zweiten Betriebspa- rameters der Maschine bestimmt wird, wenn die Maschine in einem Zustand arbeitet, bei dem es sich nicht um den vorbestimmten Betriebszustand handelt, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: 5

1) Ermitteln des Druckes der Ansaugluft stromaufwärts

von der Steuereinrichtung (6) für die Menge der Ansaugluft.

2) Bestimmen eines ersten Korrekturwertes (K1) gemäß dem ersten arithmetischen Verfahren (SD) als Funktion des ermittelten Wertes des Druckes der Ansaugluft, Korrigieren des ersten gewünschten Wertes der Betriebsgröße unter Anwendung des ersten bestimmten Korrekturwertes (K1) und Steuern der Betriebsgröße der Einrichtung (10) zur Steuerung des Betriebes auf

*-° den korrigierten ersten gewünschten Wert, wenn die Maschine (1) in dem vorbestimmten Betriebszustand arbeitet.

3) Bestimmen eines zweiten Korrekturwertes (KPA1) gemäß dem zweiten arithmetischen Verfahren (KMe) als eine Funktion des ermittelten Wertes des Druckes der Ansaualuft, Korrigieren des zweiten gewünschten Wertes der Betriebsgröße unter Anwendung des bestimmten zweiten Korrekturwertes (KPA1) und Steuern der Betriebsgröße der Einrichtung (10) zur Steuerung des

²^ Betriebes auf den korrigierten zweiten gewünschten Wert, wenn die Maschine (1) in einem Zustand arbeitet, der nicht dem vorbestimmten Betriebszustand entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Druck der Ansaugluft stromaufwärts von der Steuereinrichtung (6) für die Menge der Ansaugluft um den Atmosphärendruck handelt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem ersten Betriebsparameter der Maschine

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(1) um die Öffnungsfläche des Ansaugdurchganges (3) handelt, die durch die Steuereinrichtung (9) für die Menge der Ansaugluft eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem zweiten Betriebsparameter der Maschine (1) um den Druck in dem Ansaugdurchgang (3) an einem Ort stromabwärts von der Steuereinrichtung (9) für die Menge der Ansaugluft handelt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Betriebszustand ein Betriebszustand einer niedrigen Last der Maschine (1) ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtung zur Steuerung des Betriebes eine Einrichtung (10) zur Steuerung der Menge des gelieferten Kraftstoffes vorgesehen ist, und daß es

^ sich bei der Betriebsgröße um die Kraftstoffmenge handelt, die durch die Einrichtung (10) zur Steuerung der Menge des gelieferten Kraftstoffes an die Maschine (1) geliefert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Korrekturwert (K1) auf einen Wert eingestellt wird, so daß der erste gewünschte Wert der durch den ersten Korrekturwert (K1) korrigierten Betriebsgröße bei einer Abnahme des Druckes der Ansaugluft stromauf-

³^ wärts von der Steuereinrichtung (9) für die Menge der Ansaugluft abnimmt, und daß der zweite Korrekturwert auf einen solchen Wert eingestellt wird, daß der zweite gewünschte Wert der durch den zweiten Korrekturwert (KPA1) korrigierten Betriebsgröße bei einer Abnahme des Druckes

³^ der Ansaugluft stromaufwärts von der Steuereinrichtung (9) für die Menge der Ansaugluft zunimmt.