DE3524970A1

DE3524970A1 - Lernregelanordnung zum regeln eines kraftfahrzeugmotors

Info

Publication number: DE3524970A1
Application number: DE19853524970
Authority: DE
Inventors: Kunihiro Abe
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1984-07-13
Filing date: 1985-07-12
Publication date: 1986-01-23
Also published as: GB8517424D0; US4829440A; GB2162967A; JPS6125950A; GB2162967B

Description

5/181 Fuji Jukogyo K.K.

Le rnrege !.anordnung zum Regeln eines Kraftfahrzeugmotors Priorität: 13. JuLi 1984 Japan 59-146650

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum RegeLn des Betriebs eines Kraftfahrzeugmotors und insbesondere eine Lernregelanordnung zum Aktualisieren von Daten, die in einer Tabelle für die Lernregelung gespeichert sind. Bei der Lernregelanordnung wird das Aktualisieren der Daten mit neuen Daten ausgeführt, die während des stetigen Zustands des Hotorbetriebs erhalten werden. Deshalb ist eine Einrichtung zum Bestimmen, ob sich der Motorbetrieb im stetigen Zustand befindet, notwendig. Eine bekannte Lernregelanordnung hat eine Matrix (zweidimensiona les Gitter) mit mehreren Unterteilungen, von denen jede eine Motorbetriebsvariable, wie die Motordrehzahl und die Motorlast, darstellt. Wenn die Variablen für eine vorbestimmte Zeitdauer in einer der Unterteilungen andauern, wird bestimmt, daß sich der Motor im stetigen Zustand befindet. Auf der anderen Seite ist eine dreidimensionale Nachschlagetabelle vorgesehen, in der eine Matrix mit der Matrix zum Bestimmen des stetigen Zustands zusammenfällt. Für eine solche dreidimensionale Tabelle muß ein RAM mit einer großen Kapazität vorgesehen werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zu schaffen, die den Motorbetrieb mit Daten regeln kann, die in einem RAM mit kleiner Kapazität gespeichert sind.

Gemäß der Erfindung ist eine Anordnung zum Regeln eines Kraftfahrzeugmotors durch aktualisierte Daten vorgesehen, die erste Einrichtungen zum Bestimmen, daß sich der Motorbetrieb im stetigen Zustand befindet, in Übereinstimmung mit zwei Variablen des Motorbetriebs und zum Erzeugen eines Ausgangssignals und zweite Einrichtungen zum Bereitstellen neuer Daten zum Aktualisieren in Übereinstimmung mit den Motorbetriebszuständen enthält. Eine zweidimensionaIe Tabelle mit Adressen in

Abhängigkeit von einer der Variablen ist vorgesehen, um Daten zu speichern, die für die Lernregelung des Motors notwendig sind. Die in der zweidimensionalen Tabelle gespeicherten Daten werden mit den neuen Daten ansprechend auf das Ausgangssignal der ersten Einrichtungen bei einer entsprechenden Adresse aktuali siert.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung enthält die Anordnung vierte Einrichtungen zum Feststellen eines der Motorbetriebszustände und zum Erzeugen eines Rückkopplungssignals in Abhängigkeit von dem Zustand, wobei die neuen Daten zum Aktualisieren das Rückkopplungssignal sind.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Regeln des Betriebs eines Verbrennungsmotors' für ein Kraftfahrzeug,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Mikrocomputersystems, das bei der Anordnung der Erfindung verwendet wird,

Fig. 3a eine Darstellung einer Matrix zum Feststellen des stetigen Zustands des Motorbetriebs,

Fig. 3b eine Tabelle für Lern rege Ikoeffizienten,

Fig. 4a eine Darstellung der Ausgangsspannung eines Ο,,- Fühlers,

Fig. 4b eine Darstellung der Ausgangsspannung eines Integrators,

Fig. 5 eine Darstellung einer linearen Interpolation zum Lesen der Tabelle der Fig. 3b,

Fig. 6b und b Darstellungen zum Erläutern der Wahrscheinlichkeit der Aktualisierung und

Fig. 7a und b Flußdiagramme des Betriebs einer Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 wird einem Verbrennungsmotor 1 für ein Kraftfahrzeug Luft über einen Luftreiniger 2, ein Ansaugrohr 2a und ein

Drosselventil 5 in einem Drosselventilkörper 3 zugeführt und mit von einer Einspritzeinrichtung 4 eingespritztem Brennstoff gemischt. Ein katalytischer Dreiwegkonverter 6 und ein O_-Fühler 16 sind in einem Auspuffkanal 2b vorgesehen. Ein Auspuffgasrückführventi I (EGR) 7 ist in einem EGR-Kanal 8 vorgesehen.

Brennstoff in einem Brennstofftank 9 wird der Einspritzeinrichtung 4 durch eine Brennstoffpumpe 10 über ein Filter 13 und einen Druckregler 11 zugeführt. Ein elektromagnetbetätigtes Ventil 14 ist in einem Bypass 12 um das Drosselventil 5 vorgesehen, um die Motordrehzahl im Leerlaufbetrieb zu regeln. Ein Luftmengenströmungsmesser 17 ist an dem Ansaugrohr 2a vorgesehen und ein Drosselstellungsfühler 18 ist an dem Drosselventilkörper 3 vorgesehen. Ein Kühlmitteltemperaturfühler 19 ist an dem Motor angebracht. Ausgangssignale des Strömungsmessers 17 und der Fühler 18 und 19 werden einem Mikrocomputer 15 zugeführt. Der Mikrocomputer 15 wird auch mit einem Kurbelwellensignal von einem Kurbelwellenfühler 21, der an einem Verteiler 20 angebracht ist, und einem Startersignal von einem Starterschalter 23, der arbeitet, um den elektrischen Strom von einer Batterie 24 ein- und auszuschalten, gespeist. Die Anordnung ist des weiteren mit einem Einspritzrelais 25 und einem Brennstoffpumpenrelais 26 zum Betätigen der Einspritzeinrichtung 4 und der Brennstoffpumpe 10 versehen.

Gemäß Fig. 2 enthält der Mikrocomputer 15 eine Mikroprozessoreinheit 27, einen ROM 29, einen RAM 30, einen RAM 31 mit Sicherstellung, einen A/D-Umsetzer 32 und ein I/0-Interface 33. Ausgangssignale des 0-~Fühlers 16, des Luftmengenströmungsmessers 17 und des Drosselstellungsfühlers 18 werden in digitale Signale umgesetzt und der Mikroprozessoreinheit 27 über eine Sammelschiene 28 zugeführt. Andere Signale werden an die Mikroprozessoreinheit 27 über das I/0-Interface 33 angelegt. Der Mikroprozessor verarbeitet Eingangssignale und führt den nachfolgend beschriebenen Prozeß aus.

Bei der Anordnung wird die Menge des durch die Einspritzeinrichtung 4 einzuspritzenden Brennstoffs in Übereinstimmung mit Motorbetriebsvariablen, wie der Luftmengenströmung, der MotordrehzahL und der Motorlast, bestimmt. Die Brennstoffmenge wird durch eine Brennstoffeinspritzerregungszeit (Einspritzimpulsbreite) beurteilt. Eine Grundeinspritzimpulsbreite Tp kann durch die folgende Formel erhalten werden:

Tp = K χ Q/N (1),

worin Q die durch einen Querschnitt hindurchströmende Luftmenge, N die Motordrehzahl und K eine Konstante sind.

Die gewünschte Einspritzimpulsbreite Ti wird durch Korrigieren der Grundimpulsbreite Tp mit Motorbetriebsvariablen erhalten. Nachfolgend ein Beispiel einer Formel zum Berechnen der gewünschten Einspritzimpulsbreite:

Ti = Tp χ (COEF)oC χ Ka (2),

worin COEF ein Koeffizient ist, der durch Addieren verschiedener Korrektur- oder Kompensationskoeffizienten, wie der Koeffizienten der Kühlmitteltemperatur, der vollen Drosselöffnungsstellung, der Motorlast usw., erhalten wird, C^, ein /s"Korrekturkoeffizient (das Integral des Rückkopplungssignals des O^-Fühlers 16) und Ka ein Korrekturkoeffizient durch Lernen (nachfolgend mit Lernregelkoeffizient bezeichnet) sind. Die Koeffizienten, wie der Kühlmitteltemperaturkoeffizient und die Motorlast, werden durch Nachschlagetabellen in Übereinstimmung mit abgetasteten Informationen erhalten.

Die Lernregelkoeffizienten Ka, die in einer Ka-Tabelle gespeichert sind, werden mit Daten aktualisiert, die während des stetigen Zustands des Motorbetriebs,be rechnet werden. In der Anordnung wird der stetige Zustand durch Bereiche der Motorlast und der Motordrehzahl und durch eine Dauer des festgestellten Zustands beurteilt. Fig. 3a zeigt eine Matrix zum Bestimmen, die beispielsweise sechzehn Unterteilungen aufweist, die durch fünf

ReihenLinien und fünf Spa Lt en Linien begrenzt sind. Die Größen der Motorlast werden an fünf Punkten LO bis L4 auf der X-Achse festgelegt und die Größen der Motordrehzahl werden an fünf Punkten NO bis N4 auf der Y-Achse festgelegt. Die Motorlast wird somit in vier Bereiche unterteilt, d.h. L0-L1, L1-L2, L2-L3 und L3-L4. In gleicher Weise wird die Motordrehzahl in vier Bereiche aufgeteilt.

Andererseits wird die Ausgangsspannung des 0_?-Fühlers 16 zyklisch durch eine Bezugsspannung entsprechend einem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis geändert, siehe Fig. 4a. Die Spannung ändert sich nämlich zwischen hohen und niedrigen Werten entsprechend den fetten und mageren Luft-Brennstoff-Gemischen. Wenn in der Anordnung die Ausgangsspannung (Rückkopplungssignal) des Op-Fühlers während dreier Zyklen innerhalb einer der sechzehn Unterteilungen in der Matrix andauert, wird angenommen, daß sich der Motor im stetigen Zustand befindet.

Fig. 3b zeigt eine Ka-Tabelle zum Speichern der Lernregelkoeffizienten Ka, die in dem RAM 31 der Fig. 2 enthalten ist. Die Ka-Tabelle ist eine zweidimensionaIe Tabelle und hat Adressen al, a2, a3 und a4, die den Motor lastbereichen L0-L1, L1-L2, L2-L3 und L3-L4 entsprechen. Alle in der Ka-Tabelle gespeicherten Koeffizienten Ka werden anfänglich auf denselben Wert eingestellt, d.h. die Zahl "1". Dies ist durch die Tatsache bedingt, daß das Brennstoffzuführungssystem so ausgebildet ist, daß es die geeignetste Brennstoffmenge ohne den Koeffizienten Ka vorsieht. Jedes Kraftfahrzeug kann jedoch nicht so hergestellt werden, daß es eine gewünschte Funktion, die zu selben Ergebnissen führen würde, aufweist. Der Koeffizient Ka soll deshalb durch Lernen an jedem Kraftfahrzeug, wenn dieses tatsächlich verwendet wird, aktualisiert werden."

Nachfolgend wird die Berechnung der Einspritzimpulsbreite (Ti in Formel 2) beim Starten des Motors beschrieben. Da die Temperatur

des Körpers des O_?-Fühlers 16 niedrig ist, ist die Ausgangsspannung des Op-Fühlers sehr niedrig. In diesem Zustand ist die Anordnung in der Lage, "1"aLs Wert des Korrekturkoeffizienten ö( vorzusehen. Der Computer berechnet somit die Ei nspri.tzimpuL sbrei te Ti aus der Luftmengenströmung Q, der MotordrehzahL N, COEF, <* und Ka. Wenn der Motor warmläuft und der O_?-FühLer betätigt wird, wird ein Integral der Ausgangsspannung des 0-,-Füh ler s zu einer vorbestimmten Zeit als Werto( vorgesehen. Der Computer hat insbesondere die Funktion eines Integrators, so daß die Ausgangsspannung des Op-Fühlers integriert wird. Fig. 4b zeigt die Ausgangsspannung des Integrators. Die Anordnung ergibt Werte der Integration bei einem vorbestimmten Intervall (40 ms). In Fig. 4b sind beispielsweise die Integrale 11, 12 ... zu den Zeiten T1, T2 ... vorgesehen. Die Brennstoffmenge wird demgemäß in Übereinstimmung mit dem Rückkopplungssignal von dem O_?-Fühler geregelt, was durch ein Integral dargestellt ist.

Nachfolgend wird die Lernoperation erläutert. Wenn der stetige Zustand des Motorbetriebs festgestellt wird, wird die Ka-Tabelle mit einem Wert relativ zu dem Rückkopplungssignal des 0-,-Fühlers aktualisiert. Die erste Aktualisierung wird mit einem arithmetischen Durchschnitt A eines Maximumwerts und eines Minimumwerts in einem Zyklus der Integration ausgeführt, beispielsweise Werte von Imax und Imin in Fig. 4b. Wenn danach der Wertet nicht 1 ist, wird die Ka-Tabelle inkremiert oder dekremiert mit einem Minimumwert ^ A, der in dem Computer erhalten werden kann. Ein Bit wird nämlich zu einem BCD-Kode, der den Wert A des Koeffizienten Ka darstellt, der beim ersten Lernen wiedergeschrieben worden ist, addiert oder von diesem subtrahiert.

Die Arbeitsweise der Anordnung wird nachfolgend im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Das Lernprogramm wird bei einem bestimmten Intervall (40 ms) gestartet. Beim ersten Betrieb des Motors und dem ersten Fahren des Kraftfahrzeugs wird die Motordrehzahl beim Schritt 101 bestimmt. Wenn die Motordrehzahl innerhalb des Bereichs zwischen NO und N4 ist, schreitet das Programm

zum Schritt 102 fort. Wenn die MotordrehzahL außerhalb des Bereichs liegt, gibt das Programm die Routine beim Schritt 122 aus. Beim Schritt 102 wird die Stelle der Reihe der Matrix der Fig. 3a, in der die festgestellte Motordrehzahl enthalten ist, festgestellt und die Stelle wird im RAM 30 gespeichert. Danach geht das Programm weiter zum Schritt 103, wo die Motorlast fest" gestellt wird. Wenn die Motorlast innerhalb des Bereichs zwischen LO und L4 ist, geht das Programm weiter zum Schritt 104. Wenn die Motorlast außerhalb des Bereichs liegt, gibt das Programm die Routine aus. Die Stelle der Spalte entsprechend der festgestellten Motorlast wird daraufhin in der Matrix festgestellt und die Stelle wird in dem RAM gespeichert. Die Stelle der Unterteilung entsprechend dem Motorbetriebszustand, der durch die Motordrehzahl und die Motorlast dargestellt ist, wird somit in der Matrix beurteilt, beispielsweise wird die Unterteilung D1 in Fig. 3a beurteilt. Das Programm geht weiter zum Schritt 105, wo die beurteilte Stelle der Unterteilung mit der Unterteilung verglichen wird, die beim letzten Lernen festgestellt worden ist. Da jedoch das Lernen zum ersten Mal auftritt, kann der Vergleich nicht ausgeführt werden und somit wird das Programm beendet, indem es über die Schritte 107 und 111 läuft. Beim Schritt 107 wird die Stelle der Unterteilung im RAM 30 gespeichert.

Beim Lernen nach dem ersten Lernen wird die festgestellte Stelle mit der zuletzt gespeicherten Stelle der Unterteilung beim Schritt 105 verglichen. Wenn die Stelle der Unterteilung in der Matrix dieselbe wie beim ersten Lernen ist, geht das Programm weiter zum Schritt 106, wo die Ausgangsspannung des O_-Fühlers 16 festgestellt wird. Wenn die Spannung vom fetten zum mageren Luft-Brennstoff-Verhältnis und umgekehrt wechselt, geht das Programm zum Schritt 108, und wenn nicht, wird das Programm beendet. Beim Schritt 108 wird die Zahl der Zyklen" der Ausgangsspannung durch einen Zähler gezählt. Wenn der Zähler beispielsweise bis zu drei aufzählt, geht das Programm weiter zu einem Schritt 110 von einem

Schritt 109. Wenn die Zählung nicht drei erreicht, wird das Programm beendet. Beim Schritt 110 wird der Zähler gelöscht und das Programm geht weiter zum Schritt 112.

Wenn andererseits die Stelle der Unterteilung nicht dieselbe wie beim letzten Lernen ist, geht das Programm zum Schritt 107, wo die alten Daten der Stelle durch neue Daten ersetzt werden. Beim Schritt 111 wird der Zähler, der beim Schritt 108 beim letzten Lernen betätigt worden ist, gelöscht.

Beim Schritt 112 wird der arithmetische Durchschnitt A der Maximum- und Minimumwerte des Integrals der Ausgangsspannung des 0-,-Fühlers beim dritten Zyklus der Ausgangswellenform berechnet und der Wert A wird in einem RAM gespeichert. Das Programm geht danach weiter zu einem Schritt 113, bei dem die Adresse entsprechend der Stelle der Unterteilung festgestellt wird, beispielsweise wird die Adresse a2 entsprechend der Unterteilung D1 festgestellt und die Adresse wird in einem RAM gespeichert, um ein Kennzeichen zu setzen. Beim Schritt 114 wird die gespeicherte Adresse mit der zuletzt gespeicherten Adresse verglichen. Da vor dem derzeitigen Lernen keine Adresse gespeichert ist, geht das Programm weiter zum Schritt 115. Beim Schritt 115 wird der Lernregelkoeffizient Ka in der Adresse der Ka-Tabelle der Fig. 3b mit dem neuen Wert A, d.h. dem arithmetischen Durchschnitt, der beim Schritt 112 erhalten wurde, vollständig aktualisiert.

Beim Lernen nach dem ersten Aktualisieren, wenn die in dem Prozeß festgestellte Adresse dieselbe wie die letzte Adresse ist (das Kennzeichen ist in der Adresse vorhanden), geht das Programm vom Schritt 114 zum Schritt 116, wo bestimmt wird, ob der Wert <^ (das Integral der Ausgangsspannung des O_?-Fühlers) beim Lernen größer als "1" ist. FallsoC. größer als "1" ist, geht das Programm weiter zum Schritt 117, wo die Minimumeinheit Δ A (ein Bit) zu dem Lernrege Ikoeffi zi enten Ka in der entsprechenden Adresse addiert wird. Wenn O^ kleiner als "1" ist, geht das Programm weiter zu einem

Schritt 118, wo bestimmt wird, ob *(. kleiner als "1" ist. FaLLs (X. kLeiner aLs "1" ist, wird der Minimumwert Δ A von Ka beim Schritt 119 subtrahiert. Wenn <k nicht kLeiner als "1" ist, was bedeutet, daß cA. "1" ist, gibt das Programm die aktualisierte Routine aus. Die AktuaLisierungsoperation fährt somit fort, bis der Wert von o( "1" wird.

Wenn die EinspritzimpuLsbreite Ti berechnet wird, wird der Lernrege I koeffi zi ent Ka von der Ka-Tabelle in Übereinstimmung mit dem Wert der Motorlast L ausgelesen. Die Werte von Ka werden jedoch bei Intervallen der Last gespeichert. Fig. 5 zeigt eine Interpolation der Ka-Tabelle. Bei Motorlasten X1, X2, X3 und X4 werden aktualisierte Werte Y3 und Y4 (als Koeffizient Ka) gespeichert. Wenn die festgestellte Motorlast nicht mit den eingestellten Lasten X1 bis X4 übereinstimmt, wird der Koeffizient Ka durch lineare Interpolation erhalten. Der Wert Y von Ka bei der Motorlast X wird beispielsweise durch die folgende Formel erhalten:

Y = C (X-X3) / (X4-X3) ) χ (Y4-Y3) + Y3.

Fig. 6a ist ein Matrixmuster, das die Aktualisierungswahrscheinlichkeit über 50% zeigt, und Fig. 6b ist ein Muster, das die Wahrscheinlichkeit über 70% durch die schraffierten Unterteilungen in der Matrix zeigt. Im einzelnen tritt in dem schraffierten Bereich in Fig. 6b das Aktualisieren bei einer Wahrscheinlichkeit über 70% auf. Aus den Figuren ergibt sich, daß die Aktualisierungswahrscheinlichkeit im stetigen extremen Motorbetriebszustand, d.h. dem Zustand bei niedriger Motorlast und hoher Motordrehzahl und bei hoher Motorlast und niedriger MotordrehzahL, sehr gering ist. Zusätzlich ist festgestellt worden, daß die Differenz zwischen Werten des Koeffizienten Ka in benachbarten Drehzahlbereichen klein ist. Demgemäß ist die zweidimensionaLe Tabelle, in der ein einzelner Datenwert bei jeder Adresse gespeichert ist, ausreichend, um die Lernregelung des Motors auszuzfuhren.

- χΓ-

Gemäß der Erfindung regelt somit die Anordnung den Motorbetrieb mit Daten, die in einem Speicher mit kleiner Kapazität gespeichert sind, wodurch die Anordnung im Aufbau vereinfacht und in den Abmessungen verringert werden kann.

Claims

Patentansprüche

Anordnung zum Regeln eines Kraftfahrzeugmotors durch aktualisierte Daten, gekennzeichnet durch

erste Einrichtungen zum Bestimmen, daß der Motorbetrieb sich im stetigen Zustand befindet, in Übereinstimmung mit zwei Variablen des Motorbetriebs und zum Erzeugen eines Ausgangssignals,

zweite Einrichtungen zum Bereitstellen neuer Daten zum Aktualisieren in Übereinstimmung mit den Motorbetriebszuständen,

eine zweidimensiona Ie Tabelle mit Adressen in Abhängigkeit von einer der beiden Variablen und

dritte Einrichtungen zum Aktualisieren der in der zweidimensionalen Tabelle gespeicherten Daten mit neuen Daten ansprechend auf das Ausgangssignal der ersten Einrichtung bei einer entsprechenden Adresse.
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch vierte Einrichtungen zum Feststeilen eines der Motorbetriebszustände und zum Erzeugen eines Rückkopplungssignals in Abhängigkeit von dem Zustand, wobei die neuen Daten zum Aktualisieren das Rückkopplungssignal sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Einrichtungen das Ausgangssignal erzeugen, wenn die Motorbetriebszustände in Übereinstimmung mit den zwei variablen Zuständen für eine vorbestimmte Zeitdauer sind.